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KR20220030273A - Process for preparing multifunctional catalyst from heteropolyacid on zeolite for upgrading pyrolysis oil, said catalyst and process for upgrading - Google Patents

Process for preparing multifunctional catalyst from heteropolyacid on zeolite for upgrading pyrolysis oil, said catalyst and process for upgrading Download PDF

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KR20220030273A
KR20220030273A KR1020227003551A KR20227003551A KR20220030273A KR 20220030273 A KR20220030273 A KR 20220030273A KR 1020227003551 A KR1020227003551 A KR 1020227003551A KR 20227003551 A KR20227003551 A KR 20227003551A KR 20220030273 A KR20220030273 A KR 20220030273A
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KR
South Korea
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catalyst precursor
catalyst
metal
multifunctional
metal catalyst
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Application number
KR1020227003551A
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Korean (ko)
Inventor
먀오 쑨
Original Assignee
사우디 아라비안 오일 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매를 제조하는 방법은 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산(heteropolyacid)을 포함한다. 제올라이트 지지체를 상기 용액과 접촉시키는 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구를 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착 또는 흡착시켜서 다기능성 촉매 전구체를 제조한다. 본 방법은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함하는 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함한다.A method of preparing a multifunctional catalyst for upgrading a pyrolysis oil comprises contacting a zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, the first metal catalyst precursor, a second The metal catalyst precursor or both comprise a heteropolyacid. The step of contacting the zeolite support with the solution deposits or adsorbs the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor on the outer surface and the pore surface of the zeolite support to prepare a multifunctional catalyst precursor. The method comprises the steps of removing excess solution from the multifunctional catalyst precursor and calcining the multifunctional catalyst precursor to include at least a first metal catalyst and a second metal catalyst deposited on the outer and pore surfaces of a zeolite support. It further comprises the step of preparing the catalyst.

Description

열분해 오일을 업그레이드하기 위한 제올라이트 상의 헤테로폴리산으로부터의 다기능성 촉매의 제조 방법, 상기 촉매 및 업그레이드 방법Process for preparing multifunctional catalyst from heteropolyacid on zeolite for upgrading pyrolysis oil, said catalyst and process for upgrading

관련 출원의 상호 참조Cross-referencing of related applications

본 출원은 2019년 7월 3일자로 출원된 미국 특허 제16/502,633호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다.This application claims priority to U.S. Patent No. 16/502,633, filed July 3, 2019, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

기술 분야technical field

본 명세서는 일반적으로 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매 및 상기 다기능성 촉매를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present specification relates generally to a multi-functional catalyst for upgrading pyrolysis oil and a method for preparing the multi-functional catalyst.

원유는 하나 이상의 수소처리 공정을 통해 유용한 화학 중간체 및 생성물로 전환될 수 있다. 수소처리 공정은 수증기 크래킹(steam cracking)을 포함할 수 있고, 원유 내 보다 큰 탄화수소는 크래킹되어 보다 작은 탄화수소를 형성한다. 수증기 크래킹 장치는 저부 스트림을 생성하고, 이는 열분해 오일로 지칭된다. 열분해 오일은 원유 공급원료와 비교하여 증가된 농도의 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 다수의 원유 처리 시설에서, 이 열분해 오일은 연료로서 연소된다. 그러나, 열분해 오일 내 방향족 화합물은 유용한 화학 중간체 및 소재(building block)로 전환될 수 있다. 예를 들어, 열분해 오일로부터의 방향족 화합물은 자일렌으로 전환될 수 있고, 이는 이후 폴리에스테르를 제조하는 데 사용될 수 있는 테레프탈산을 제조하기 위한 초기 소재일 수 있다. 열분해 오일 내 방향족 화합물은 다수의 다른 유용한 방향족 중간체를 제조하는 데 사용될 수 있다. 이러한 유용한 방향족 중간체에 대한 시장 수요는 지속적으로 증가하고 있다.Crude oil can be converted into useful chemical intermediates and products through one or more hydrotreating processes. The hydrotreating process may include steam cracking, wherein the larger hydrocarbons in the crude oil are cracked to form smaller hydrocarbons. The steam cracking unit produces a bottoms stream, which is referred to as pyrolysis oil. The pyrolysis oil may include an increased concentration of aromatics compared to the crude oil feedstock. In many crude oil processing plants, this pyrolysis oil is burned as a fuel. However, aromatic compounds in pyrolysis oils can be converted into useful chemical intermediates and building blocks. For example, aromatics from pyrolysis oil can be converted to xylene, which can be a starting material for making terephthalic acid, which can then be used to make polyester. The aromatic compounds in the pyrolysis oil can be used to prepare many other useful aromatic intermediates. The market demand for these useful aromatic intermediates continues to grow.

요약summary

따라서, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 개선된 다기능성 촉매에 대한 계속적인 요구가 존재한다. 수증기 크래킹 공정으로부터의 열분해 오일은 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물을 하나 이상의 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환시키는 데 사용할 수 있는 촉매와 열분해 오일을 접촉시키는 것에 의해 업그레이드되어 유용한 방향족 중간체를 제조할 수 있고, 상기 방향족 화합물은 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 다른 방향족 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 열분해 오일을 업그레이드하는 데 사용될 수 있는 기존 촉매는 촉매 지지체 상에 지지된 2개 이상의 금속을 갖는 다중-금속 수소크래킹 촉매를 포함할 수 있다. 이러한 다중-금속 수소크래킹 촉매는 전형적으로 통상적인 금속 전구체, 예를 들어 메탈레이트 수화물, 금속 질산염 및 다른 통상적인 금속 전구체로부터 제조된다.Accordingly, there is a continuing need for improved multifunctional catalysts for upgrading pyrolysis oils. The pyrolysis oil from the steam cracking process can be upgraded by contacting the pyrolysis oil with a catalyst that can be used to convert the multi-ring aromatics in the pyrolysis oil to one or more C6 to C8 aromatics to prepare useful aromatic intermediates and , the aromatic compound may include benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, other aromatic compounds, or a combination thereof. Existing catalysts that may be used to upgrade pyrolysis oils may include multi-metal hydrocracking catalysts having two or more metals supported on a catalyst support. Such multi-metal hydrocracking catalysts are typically prepared from conventional metal precursors such as metalate hydrates, metal nitrates and other conventional metal precursors.

통상적인 금속 전구체로부터 제조된 이들 다중-금속 수소크래킹 촉매에 의해, 거대 방향족 화합물(8개 초과의 탄소 원자)은 섭씨 380도(℃) 내지 400℃ 범위의 반응 온도 및 6 메가파스칼(MPa) 내지 8 MPa의 압력에서 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환될 수 있다. 압력을 6 MPa 내지 8 MPa 범위로 유지하는 것은 시설의 보다 높은 압력 내성을 요구할 수 있고, 보다 낮은 압력 시스템과 비교하여 더 많은 양의 에너지를 소비할 수 있다. 바꾸어 말하면, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 기존의 다중-금속 수소크래킹 촉매의 사용은 보다 높은 작동 압력을 위한 것으로 여겨지는 고가의 장비가 필요하고, 6 MPa 초과의 압력을 유지하기 위해 더 많은 양의 에너지를 소비할 수 있다. 압력을 6 MPa 미만으로 낮추는 것은 통상적인 금속 촉매 전구체로부터 제조된 이러한 기존의 다중-금속 수소크래킹 촉매를 사용하여 업그레이드하는 경우, C6 내지 C8 방향족의 수율을 실질적으로 감소시킬 수 있다.With these multi-metal hydrogencracking catalysts prepared from conventional metal precursors, macroaromatic compounds (greater than 8 carbon atoms) can be produced at reaction temperatures ranging from 380 degrees Celsius (°C) to 400°C and from 6 megapascals (MPa) to It can be converted into C6 to C8 aromatic compounds at a pressure of 8 MPa. Maintaining the pressure in the range of 6 MPa to 8 MPa may require higher pressure resistance of the facility and may consume a greater amount of energy compared to lower pressure systems. In other words, the use of conventional multi-metal hydrocracking catalysts to upgrade pyrolysis oils requires expensive equipment believed to be for higher operating pressures, and requires higher amounts of energy to maintain pressures above 6 MPa. can be consumed Lowering the pressure below 6 MPa can substantially reduce the yield of C6 to C8 aromatics when upgrading using these existing multi-metal hydrocracking catalysts prepared from conventional metal catalyst precursors.

본 개시내용은 적어도 하나의 금속 전구체를 위해 헤테로폴리산(heteropolyacid)을 사용하여 제조되고, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매, 다기능성 촉매를 제조하는 방법 및 다기능성 촉매를 사용하여 열분해 오일을 업그레이드하는 방법에 관한 것이다. 본 개시내용의 다기능성 촉매는 기존의 다중-금속 수소크래킹 촉매를 사용하여 열분해 오일을 업그레이드하는 것과 비교하여 감소된 반응 압력에서 열분해 오일을 업그레이드하는 것으로부터 더 높은 수율의 C6 내지 C8 방향족 화합물을 제조할 수 있다. 본 개시내용의 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체를 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체와 접촉시키는 단계에 의해 제조될 수 있고, 제1 또는 제2 금속 촉매 전구체 중 적어도 하나는 헤테로폴리산이다. 헤테로폴리산은 적어도 산성 수소(acidic hydrogen), 전이 금속, 적어도 하나의 헤테로원자 및 산소를 포함하는 화합물이다. 통상적인 금속 전구체 대신 적어도 하나의 금속 전구체를 위해 헤테로폴리산을 사용하여 다기능성 촉매를 제조하는 것은 현재 열분해 오일을 업그레이드하는 데 사용되는 다중-금속 수소크래킹 촉매와 비교하여 감소된 반응 압력에서 더 높은 수율의 C6 내지 C8 방향족 화합물을 획득하는 다기능성 촉매를 제조하는 것을 발견하였다. 개선된 수율 및 감소된 작동 압력은 효율을 증가시킬 수 있고, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 공정의 운영 비용 및 자본을 감소시킬 수 있다.The present disclosure provides a multifunctional catalyst for upgrading a pyrolysis oil prepared using a heteropolyacid for at least one metal precursor, a method for preparing the multifunctional catalyst and upgrading a pyrolysis oil using the multifunctional catalyst. it's about how The multifunctional catalyst of the present disclosure produces higher yields of C6 to C8 aromatics from upgrading the pyrolysis oil at reduced reaction pressure compared to upgrading the pyrolysis oil using a conventional multi-metal hydrocracking catalyst can do. The multifunctional catalyst of the present disclosure may be prepared by contacting a zeolite support with a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, wherein at least one of the first or second metal catalyst precursor is a heteropolyacid. Heteropolyacids are compounds comprising at least acid hydrogen, a transition metal, at least one heteroatom and oxygen. The preparation of multifunctional catalysts using heteropolyacids for at least one metal precursor instead of conventional metal precursors results in higher yields at reduced reaction pressure compared to multi-metal hydrocracking catalysts currently used to upgrade pyrolysis oils. It has been found to prepare multifunctional catalysts that yield C6 to C8 aromatics. Improved yield and reduced operating pressure can increase efficiency and reduce capital and operating costs of the process for upgrading the pyrolysis oil.

본 개시내용의 하나 이상의 양태에 따르면, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매를 제조하는 방법은 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다. 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함할 수 있고, 상기 접촉 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체를 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착시켜서 다기능성 촉매 전구체를 제조할 수 있다. 본 방법은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함하는 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 개시내용의 양태에서, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 본 개시내용의 방법에 의해 제조된 다기능성 촉매일 수 있다.According to one or more aspects of the present disclosure, a method of preparing a multifunctional catalyst for upgrading a pyrolysis oil comprises contacting a zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor. . The first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or both may comprise a heteropoly acid, wherein the contacting is accomplished by depositing the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor on the outer surface and the pore surface of the zeolite support. Functional catalyst precursors can be prepared. The method comprises the steps of removing excess solution from the multifunctional catalyst precursor and calcining the multifunctional catalyst precursor to include at least a first metal catalyst and a second metal catalyst deposited on the outer and pore surfaces of a zeolite support. It may further comprise the step of preparing a catalyst. In an aspect of the present disclosure, the multifunctional catalyst for upgrading pyrolysis oil may be a multifunctional catalyst prepared by the method of the present disclosure.

본 개시내용의 하나 이상의 다른 양태에 따르면, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 방법은 열분해 오일을 섭씨 500도(℃) 미만의 반응 온도 및 6 메가파스칼(MPa) 미만의 압력을 포함하는 온화한 반응 조건에서 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 열분해 오일은 다중-고리 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 다기능성 촉매는 제올라이트를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계에 의해 제조될 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함하며, 상기 접촉 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체가 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착되도록 하여 다기능성 촉매 전구체를 제조한다. 다기능성 촉매를 제조하기 위한 공정은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체 상에 지지된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함할 수 있다. 상기 반응 조건에서 열분해 오일의 다기능성 촉매와의 접촉은 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물 중 적어도 일부를 하나 이상의 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환시킬 수 있다.According to one or more other aspects of the present disclosure, a method for upgrading a pyrolysis oil comprises subjecting the pyrolysis oil to a mild reaction condition comprising a reaction temperature of less than 500 degrees Celsius (° C.) and a pressure of less than 6 megapascals (MPa). contacting with a functional catalyst. The pyrolysis oil may include multi-ring aromatics. The multifunctional catalyst can be prepared by contacting a zeolite with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, wherein the first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or both form a heteropolyacid wherein the contacting step causes the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor to be deposited on the outer surface and the pore surface of the zeolite support to prepare a multifunctional catalyst precursor. The process for preparing the multi-functional catalyst may further comprise removing the excess solution from the multi-functional catalyst precursor and calcining the multi-functional catalyst precursor to prepare the multi-functional catalyst. The multifunctional catalyst may comprise at least a first metal catalyst and a second metal catalyst supported on a zeolite support. Contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst at the above reaction conditions may convert at least some of the multi-ring aromatic compounds in the pyrolysis oil to one or more C6 to C8 aromatic compounds.

상기 기술된 실시형태의 추가 특성 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명에서 제시될 것이며, 일부는 이러한 설명으로부터 당업자에게 용이하게 명백하거나, 하기 발명의 상세한 설명, 청구항 및 첨부된 도면을 포함하여 상기 기술된 실시형태를 실시함으로써 인식될 것이다.Additional features and advantages of the above-described embodiments will be set forth in the Detailed Description of the Invention which follows, some of which will be readily apparent to those skilled in the art from this Description, or those described above, including the following Detailed Description, the claims and the appended drawings. It will be appreciated by practicing the embodiments.

본 개시내용의 특정 실시형태의 하기 상세한 설명은 하기 도면과 함께 해석하는 경우 가장 잘 이해될 것이며, 도면에서 동일한 구조는 동일한 참조 번호로 표시되고,
도 1은 본 개시내용에 기재된 하나 이상의 실시형태에 따른 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 반응기 시스템을 개략적으로 도시하며;
도 2는 본 개시내용에 기재된 하나 이상의 실시형태에 따른 원유를 수증기 크래킹하기 위한 수증기 크래킹 공정으로부터 수득된 열분해 오일의 예시 조성을 개략적으로 도시하고;
도 3은 본 개시내용에 기재된 하나 이상의 실시형태에 따른 실시예에서 모델 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 반응기 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1 및 도 3의 단순화된 개략도 및 설명을 기술하는 목적을 위해, 특정 화학 처리 작업 분야의 당업자에게 잘 알려지고 사용될 수 있는 다수의 밸브, 온도 센서, 유량계, 압력 조절기, 전자 제어기, 펌프 등은 포함되지 않는다. 또한, 전형적인 화학 처리 작업에 보통 포함되는 부속 구성요소, 예를 들어 밸브, 파이프, 펌프, 교반기, 열교환기, 계측기, 내부 용기 구조 또는 다른 하위 시스템은 도시되지 않을 수 있다. 도시되지는 않지만, 이들 구성요소는 개시된 본 실시형태의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 이해해야 한다. 그러나, 본 개시내용에 기재된 것들과 같은 작동 구성요소는 본 개시내용에 기재된 실시형태에 추가될 수 있다.
도면에서 화살표는 공정 스트림을 지칭한다. 그러나, 화살표는 둘 이상의 시스템 구성요소들 사이에서 공정 스트림을 이송하는 역할을 할 수 있는 이송 라인을 동등하게 지칭할 수 있다. 또한, 시스템 구성요소에 연결된 화살표는 각각의 특정 시스템 구성요소에서 주입구 또는 배출구를 정의할 수 있다. 화살표 방향은 일반적으로 화살표에 의해 표시되는 물리적인 이송 라인 내에 보유된 스트림 물질의 주요 이동 방향에 해당한다. 또한, 둘 이상의 시스템 구성요소를 연결하지 않는 화살표는 도시된 시스템에서 배출되는 생성물 스트림 또는 도시된 시스템으로 유입되는 시스템 주입 스트림을 나타낼 수 있다. 생성물 스트림은 동반 화학 처리 시스템에서 추가로 처리될 수 있거나 최종 생성물로서 상업화될 수 있다.
또한, 도면에서 화살표는 스트림을 하나의 시스템 구성요소에서 다른 시스템 구성요소로 이동시키는 공정 단계를 개략적으로 도시할 수 있다. 예를 들어, 하나의 시스템 구성요소에서 다른 시스템 구성요소로 향하는 화살표는 시스템 구성요소의 배출물을 다른 시스템 구성요소로 "전달"하는 것을 나타낼 수 있으며, 하나의 시스템 구성요소로부터 "배출"되거나 제거"되고 있는 공정 스트림의 내용물 및 다른 시스템 구성요소로 그 생성물 스트림의 내용물을 "도입"하는 것을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3의 개략적 흐름도에서 둘 이상의 라인이 교차하는 경우, 둘 이상의 공정 스트림은 "혼합" 또는 "조합"되는 것으로 이해해야 한다. 혼합 또는 조합은 또한 둘 모두의 스트림을 동일한 시스템 구성요소, 예를 들어 분리 장치, 반응기 또는 다른 시스템 구성요소로 직접 도입하는 것에 의한 혼합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개의 스트림이 시스템 구성요소로 유입되기 직전에 조합되는 것으로 도시된 경우, 스트림은 별도로 시스템 구성요소로 동등하게 유입되어 시스템 구성요소 내에서 혼합될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
이제 다양한 실시형태에 대해 보다 상세하게 언급할 것이며, 그 일부 실시형태는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 가능한 한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호가 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 사용될 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following detailed description of certain embodiments of the present disclosure is best understood when read in conjunction with the following drawings, in which like structures are denoted by like reference numerals;
1 schematically illustrates a reactor system for upgrading pyrolysis oil in accordance with one or more embodiments described in the present disclosure;
2 schematically depicts an exemplary composition of a pyrolysis oil obtained from a steam cracking process for steam cracking crude oil in accordance with one or more embodiments described in the present disclosure;
3 schematically depicts a reactor system for upgrading a model pyrolysis oil in an example in accordance with one or more embodiments described in the present disclosure.
For purposes of describing the simplified schematics and descriptions of Figures 1 and 3, there are a number of valves, temperature sensors, flow meters, pressure regulators, electronic controllers, pumps, etc. not included. Additionally, accessory components normally involved in typical chemical processing operations, such as valves, pipes, pumps, agitators, heat exchangers, meters, internal vessel structures, or other subsystems, may not be shown. Although not shown, these components are to be understood as being within the spirit and scope of the disclosed embodiments. However, operational components such as those described in this disclosure may be added to the embodiments described in this disclosure.
Arrows in the figure refer to process streams. However, arrows may equally refer to transfer lines that may serve to transfer process streams between two or more system components. Additionally, arrows connected to system components may define inlets or outlets in each particular system component. The direction of the arrow generally corresponds to the main direction of movement of the stream material retained within the physical transfer line indicated by the arrow. Additionally, arrows that do not connect two or more system components may represent a product stream exiting the depicted system or a system inlet stream entering the depicted system. The product stream may be further processed in a companion chemical treatment system or may be commercialized as an end product.
In addition, arrows in the figures may schematically depict process steps for moving a stream from one system component to another. For example, an arrow pointing from one system component to another system component may represent "passing" the effluent of a system component to another system component, and may be "exhausted" or removed from one system component. "introducing" the contents of the process stream being processed and the contents of that product stream into other system components.
When two or more lines intersect in the schematic flow diagrams of FIGS. 1 and 3 , it is to be understood that two or more process streams are “mixed” or “combined”. Mixing or combining may also include mixing by introducing both streams directly into the same system component, such as a separation device, reactor or other system component. For example, where two streams are shown to be combined just prior to entering the system component, it is to be understood that the streams may be equally introduced into the system component separately and mixed within the system component.
Reference will now be made in more detail to various embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to the same or like parts.

본 개시내용의 실시형태는 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매에 관한 것이다. 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체 상에 지지된 복수의 금속 촉매를 포함한다. 본 개시내용의 다기능성 촉매는 적어도 하나의 금속 촉매 전구체를 위해 헤테로폴리산을 사용하여 제조될 수 있다. 금속 촉매 전구체를 위해 헤테로폴리산을 사용하여 제조된 본 개시내용의 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 열분해 오일을 업그레이드하는 것으로부터 더 높은 수율의 유용한 방향족 화합물, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 자일렌을 제공할 수 있다. 또한, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 기존의 상업적으로 입수 가능한 촉매와 비교하여 더 낮은 반응 압력에서 열분해 오일의 업그레이드가 수행되도록 할 수 있다.Embodiments of the present disclosure relate to multifunctional catalysts for upgrading pyrolysis oils. The multifunctional catalyst comprises a plurality of metal catalysts supported on a zeolite support. The multifunctional catalyst of the present disclosure can be prepared using a heteropolyacid for at least one metal catalyst precursor. The multifunctional catalyst for upgrading the pyrolysis oil of the present disclosure prepared using a heteropolyacid for the metal catalyst precursor provides a higher yield of useful aromatic compounds such as benzene, toluene, ethylbenzene and Xylene may be provided. In addition, the multifunctional catalyst for upgrading the pyrolysis oil can allow the upgrading of the pyrolysis oil to be performed at a lower reaction pressure compared to existing commercially available catalysts for upgrading the pyrolysis oil.

본 개시내용에 사용된 바, 용어 "C6 내지 C8 방향족 화합물"은 치환되거나 치환되지 않은 방향족 고리를 갖고, 6 내지 8개의 탄소 원자의 하나 이상의 화합물을 지칭할 수 있다. 용어 "BTEX"는 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 파라-자일렌, 메타-자일렌 및 오르소-자일렌의 임의의 조합을 지칭할 수 있다.As used herein, the term “C6 to C8 aromatic compound” may refer to one or more compounds having a substituted or unsubstituted aromatic ring and having 6 to 8 carbon atoms. The term “BTEX” may refer to any combination of benzene, toluene, ethylbenzene, para -xylene, meta -xylene and ortho -xylene.

본 개시내용에 사용된 바, 용어 "자일렌"은 접두사 파라, 메타 또는 오르소와 같은 이성질체의 지시 없이 사용된 경우, 메타-자일렌, 오르소-자일렌, 파라-자일렌 및 이들 자일렌 이성질체의 혼합물 중 하나 이상을 지칭할 수 있다.As used herein, the term "xylene", when used without indication of isomers such as the prefix para , meta or ortho , is meta -xylene, ortho -xylene, para -xylene and these xylenes. may refer to one or more of a mixture of isomers.

본 개시내용에 사용된 바, 용어 "상류" 및 "하류"는 공정 스트림 흐름의 방향에 대한 장치 작동의 상대적인 위치를 지칭한다. 시스템을 통해 흐르는 공정 스트림이 제2 장치 작동을 만나기 전에 제1 장치 작동을 만나는 경우, 시스템의 제1 장치 작동은 제2 장치 작동의 "상류"로 간주된다. 마찬가지로, 시스템을 통해 흐르는 공정 스트림이 제2 장치 작동을 만나기 전에 제1 장치 작동을 만나는 경우, 제2 장치 작동은 제1 장치 작동의 "하류"로 간주된다.As used in this disclosure, the terms “upstream” and “downstream” refer to the relative position of device operation to the direction of process stream flow. A first unit operation of the system is considered "upstream" of a second unit operation if the process stream flowing through the system encounters a first unit operation before it encounters a second unit operation. Likewise, a second unit operation is considered “downstream” of the first unit operation if the process stream flowing through the system encounters a first unit operation before it encounters a second unit operation.

이제 도 1을 참조하면, 열분해 오일(12)을 업그레이드하기 위한 시스템(10)이 개략적으로 도시되어 있다. 열분해 오일(12)을 업그레이드하기 위한 시스템(10)은 반응기 장치(20) 및 반응기 장치(20)의 하류의 분리 장치(30)를 포함할 수 있다. 반응기 장치(20)는 하나 또는 복수의 반응기를 포함할 수 있고, 열분해 오일(12)이 반응 구역(14)에서 촉매와 접촉하여 업그레이드된 배출물(22)을 제조하도록 작동될 수 있다. 촉매는 본 개시내용의 다기능성 촉매일 수 있다. 업그레이드된 배출물(22)은 하나 또는 복수의 분리 공정 또는 장치 작동을 포함할 수 있는 분리 장치(30)로 전달될 수 있다. 분리 장치(30)는 업그레이드된 배출물(22)을 하나 또는 복수의 생성물 스트림, 예를 들어 BTEX-함유 스트림 및 보다 높은 비등점 분획(34)으로 분리하도록 작동될 수 있다. 분리 장치(30)는 업그레이드된 배출물(22)을 C6 내지 C8 방향족 스트림(32) 및 보다 높은 비등점 분획(34)으로 분리하는 것으로 도 1에 도시되지만, 분리 장치(30)는 업그레이드된 배출물(22)을 복수의 생성물 스트림으로 분리하도록 작동될 수 있고, 상기 스트림 중 하나는 C6 내지 C8 방향족 스트림(32)을 포함할 수 있다.Referring now to FIG. 1 , there is schematically shown a system 10 for upgrading pyrolysis oil 12 . The system 10 for upgrading the pyrolysis oil 12 may include a reactor apparatus 20 and a separation apparatus 30 downstream of the reactor apparatus 20 . Reactor apparatus 20 may include one or more reactors and may be operated such that pyrolysis oil 12 is contacted with catalyst in reaction zone 14 to produce upgraded effluent 22 . The catalyst may be a multifunctional catalyst of the present disclosure. The upgraded effluent 22 may be passed to a separation device 30 , which may include one or more separation processes or device operations. Separation apparatus 30 may be operable to separate upgraded effluent 22 into one or a plurality of product streams, eg, a BTEX-containing stream and a higher boiling point fraction 34 . Separation device 30 is shown in FIG. 1 as separating upgraded effluent 22 into a C6 to C8 aromatics stream 32 and a higher boiling fraction 34, while separation device 30 separates upgraded effluent 22 ) into a plurality of product streams, one of which may comprise a C6 to C8 aromatic stream (32).

열분해 오일(12)은 다중-고리 방향족 화합물과 같은 방향족 화합물이 풍부한 탄화수소 처리 시설로부터의 스트림일 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일은 수증기 크래킹 공정으로부터의 저부 스트림일 수 있다. 열분해 오일(12)은 모노-방향족 화합물 및 다중-방향족 화합물을 포함할 수 있다. 다중-방향족 화합물을 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8개 또는 8개 초과의 방향족 고리 구조를 포함하는 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 열분해 오일(12)은 또한 비제한적으로 포화된 탄화수소와 같은 다른 성분을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 사우디 아라비아로부터의 원유를 수증기 크래킹하여 제조된 전형적인 열분해 오일의 조성이 도시되어 있다. 도 2에 나타낸 바, 열분해 오일은 모노-방향족, 디-방향족, 트리-방향족, 테트라-방향족, 펜타-방향족, 헥사-방향족 및 7개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물(헵타 및 초과 방향족)을 포함할 수 있다. 열분해 오일은 도 2에 지시된 바와 같이 높은 농도의 디-방향족 화합물 및 7개 초과의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다중-방향족 화합물이 풍부한 열분해 오일은 열분해 오일의 단위 중량을 기준으로 50 중량 백분율(wt.%) 이상의 다중-방향족 화합물, 예를 들어 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상 또는 심지어 80 중량% 이상의 다중-방향족 화합물을 포함할 수 있다. 열분해 오일은 또한 낮은 농도의 황 및 황 화합물을 가질 수 있다. 열분해 오일은 500 중량 백만부(ppmw) 이하, 예를 들어 400 ppmw 이하 또는 심지어 300 ppmw 이하의 황 및 황-함유 화합물의 농도를 가질 수 있다.The pyrolysis oil 12 may be a stream from a hydrocarbon processing plant rich in aromatics, such as multi-ring aromatics. In some embodiments, the pyrolysis oil may be a bottoms stream from a steam cracking process. The pyrolysis oil 12 may include mono-aromatic compounds and multi-aromatic compounds. Multi-aromatic compounds may include aromatic compounds comprising 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more than 8 aromatic ring structures. The pyrolysis oil 12 may also include other components such as, but not limited to, saturated hydrocarbons. Referring to FIG. 2 , the composition of a typical pyrolysis oil prepared by steam cracking crude oil from Saudi Arabia is shown. As shown in Figure 2, pyrolysis oils include mono-aromatic, di-aromatic, tri-aromatic, tetra-aromatic, penta-aromatic, hexa-aromatic and aromatic compounds having at least 7 aromatic rings (hepta and superaromatic). can do. The pyrolysis oil may contain high concentrations of di-aromatics and aromatics having more than 7 aromatic rings as indicated in FIG. 2 . In some embodiments, the pyrolysis oil rich in multi-aromatic compounds is at least 50 weight percent (wt. %) multi-aromatic compounds, e.g., at least 60 weight percent, at least 65 weight percent, 70 weight percent, based on the unit weight of the pyrolysis oil. at least 75% by weight or even at least 80% by weight of the multi-aromatic compound. The pyrolysis oil may also have low concentrations of sulfur and sulfur compounds. The pyrolysis oil may have a concentration of sulfur and sulfur-containing compounds of up to 500 parts per million (ppmw) by weight, for example up to 400 ppmw or even up to 300 ppmw.

열분해 오일 내 다중-방향족 화합물은 당해 반응 온도 및 압력에서 촉매와의 접촉을 통해 C6 내지 C8 방향족 화합물로 업그레이드될 수 있다. 디-방향족 및 다중-방향족 화합물을 C6 내지 C8 방향족 화합물, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 자일렌으로 전환시키는 것은 다수의 동시 발생적이고 선택적인 반응을 포함할 수 있는 복잡한 반응이고, 전체는 아닌 화합물 중 하나의 방향족 고리의 선택적인 수소화, 포화된 나프탈렌계 고리의 후속적인 개환, 수소-탈알킬화 및 트랜스알킬화(transalkylation)를 포함할 수 있다.The multi-aromatics in the pyrolysis oil can be upgraded to C6 to C8 aromatics through contact with a catalyst at the reaction temperature and pressure. The conversion of di-aromatics and multi-aromatics to C6 to C8 aromatics, such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, is a complex reaction that can involve multiple simultaneous and selective reactions, the total being selective hydrogenation of one aromatic ring of one of the other compounds, subsequent ring opening of a saturated naphthalene-based ring, hydrogen-dealkylation and transalkylation.

열분해 오일을 업그레이드하기 위한 이러한 복잡한 동시 발생적 연속 반응은 적어도 촉매적 전이 금속을 갖는 다중-금속 촉매를 사용하여 촉진될 수 있다. 통상적인 업그레이드 공정에서, 열분해 오일을 업그레이드하는 데 사용되는 촉매는 다중-금속 수소크래킹 촉매일 수 있다. 이러한 다중-금속 수소크래킹 촉매는 보통 통상적인 금속 전구체, 예를 들어 메탈레이트 수화물, 금속 질산염, 금속 탄산염, 금속 수산화물, 다른 통상적인 금속 전구체 또는 이들 통상적인 금속 전구체의 조합을 사용하여 합성된다.This complex, co-occurring continuous reaction to upgrade pyrolysis oil can be promoted using a multi-metal catalyst with at least a catalytic transition metal. In a typical upgrade process, the catalyst used to upgrade the pyrolysis oil may be a multi-metal hydrocracking catalyst. Such multi-metal hydrocracking catalysts are usually synthesized using conventional metal precursors, for example metallate hydrates, metal nitrates, metal carbonates, metal hydroxides, other conventional metal precursors or combinations of these conventional metal precursors.

통상적인 금속 전구체로부터 제조된 이들 다중-금속 수소크래킹 촉매에 의해, 거대 방향족 화합물(8개 초과의 탄소 원자)은 380℃내지 400℃ 범위의 반응 온도 및 6 메가파스칼(MPa) 내지 8 MPa의 압력에서 C6 내지 C8 방향족 화합물, 예를 들어 비제한적으로 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 또는 자일렌(BTEX)으로 전환될 수 있다. 압력을 6 MPa 내지 8 MPa 범위로 유지하는 것은 시설의 보다 높은 압력 내성을 요구할 수 있고, 보다 낮은 반응 압력에서 수행되는 반응과 비교하여 더 많은 양의 에너지를 소비할 수 있다. 바꾸어 말하면, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 기존의 다중-금속 수소크래킹 촉매의 사용은 보다 높은 작동 압력을 위한 것으로 여겨지는 고가의 장비가 필요할 수 있고, 6 MPa 초과의 압력을 유지하기 위해 더 많은 양의 에너지를 소비할 수 있다. 또한, 이러한 기존의 다중-금속 수소크래킹 촉매를 사용한 C6 내지 C8 방향족 화합물의 수율은 낮다. 압력을 6 MPa 미만으로 낮추는 것은 기존의 다중-금속 수소크래킹 촉매를 사용하여 업그레이드하는 경우, C6 내지 C8 방향족 화합물의 수율을 추가로 감소시킬 수 있다.With these multi-metal hydrogencracking catalysts prepared from conventional metal precursors, macroaromatics (greater than 8 carbon atoms) are reacted at a reaction temperature ranging from 380°C to 400°C and pressures from 6 megapascals (MPa) to 8 MPa. to C6 to C8 aromatic compounds such as, but not limited to, benzene, toluene, ethylbenzene or xylene (BTEX). Maintaining the pressure in the range of 6 MPa to 8 MPa may require higher pressure tolerance of the plant and may consume a greater amount of energy compared to reactions conducted at lower reaction pressures. In other words, the use of existing multi-metal hydrocracking catalysts to upgrade pyrolysis oils may require expensive equipment believed to be for higher operating pressures, and require larger amounts of equipment to maintain pressures above 6 MPa. energy can be consumed. In addition, the yield of C6 to C8 aromatic compounds using this conventional multi-metal hydrogen cracking catalyst is low. Lowering the pressure below 6 MPa can further reduce the yield of C6 to C8 aromatics when upgrading using existing multi-metal hydrocracking catalysts.

이전에 논의된 바, 본 개시내용은 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매에 관한 것이고, 다기능성 촉매는 하나 이상의 헤테로폴리산을 다기능성 촉매의 하나 이상의 금속 촉매를 위한 금속 전구체로서 사용하는 것에 의해 제조된다. 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매를 제조하는 방법은 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함한다. 제올라이트 지지체를 상기 용액과 접촉시키는 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체가 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착 또는 흡착되도록 하여 다기능성 촉매 전구체를 제조할 수 있다. 본 방법은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액 및 용매를 제거하는 단계, 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함하는 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.As previously discussed, the present disclosure relates to a multifunctional catalyst for upgrading pyrolysis oil, wherein the multifunctional catalyst is prepared by using one or more heteropolyacids as a metal precursor for one or more metal catalysts of the multifunctional catalyst. . A method of preparing a multifunctional catalyst for upgrading a pyrolysis oil may comprise contacting a zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, the first metal catalyst precursor, the second The two metal catalyst precursor or both comprise a heteropolyacid. The step of contacting the zeolite support with the solution allows the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor to be deposited or adsorbed on the outer surface and the pore surface of the zeolite support to prepare a multifunctional catalyst precursor. The method comprises the steps of removing excess solution and solvent from the multifunctional catalyst precursor, and calcining the multifunctional catalyst precursor to deposit at least a first metal catalyst and a second metal catalyst on the outer and pore surfaces of the zeolite support. It may further comprise the step of preparing a multifunctional catalyst.

본 개시내용의 방법에 의해 제조된 다기능성 촉매는 기존의 다중-금속 수소크래킹 촉매와 비교하여 열분해 오일을 업그레이드하는 것으로부터 BTEX의 수율을 증가시킬 수 있다. 또한, 기존의 다중-금속 수소크래킹 촉매와 비교한 바, 본 개시내용의 방법에 의해 제조된 다기증성 촉매는 또한 열분해 오일의 업그레이드가 동일한 반응 온도 및 감소된 반응 압력, 예를 들어 5 Mpa 이하의 반응 압력에서 수행될 수 있도록 한다. 본 개시내용의 다기능성 촉매로 인해 가능한 감소된 반응 압력은 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 시스템의 운영 비용 및 자본을 감소시킬 수 있다.The multifunctional catalyst prepared by the method of the present disclosure can increase the yield of BTEX from upgrading the pyrolysis oil compared to the existing multi-metal hydrocracking catalyst. In addition, as compared with the existing multi-metal hydrocracking catalyst, the multi-vapor catalyst prepared by the method of the present disclosure also has the same reaction temperature and reduced reaction pressure, for example, 5 Mpa or less, with the upgrade of the pyrolysis oil. to be carried out at a reaction pressure of The reduced reaction pressure possible due to the multifunctional catalyst of the present disclosure can reduce the operating cost and capital of a system for upgrading the pyrolysis oil.

다기능성 촉매를 제조하는 방법은 제올라이트 지지체를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제올라이트 지지체는 2 마이크로미터(μm)또는 심지어 1 μm 이하의 평균 기공 크기를 갖는 나노-제올라이트일 수 있다. 제올라이트 지지체는 10 이상, 예를 들어 20 이상, 30 이상, 40 이상, 50 이상 또는 60 이상의 실리카(SiO2) 대 알루미나(Al2O3)의 몰비를 가질 수 있다. 제올라이트 지지체는 70 이하, 예를 들어 60 이하, 50 이하, 40 이하, 30 이하 또는 심지어 20 이하의 Al2O3에 대한 SiO2의 몰비를 가질 수 있다. 제올라이트 지지체는 10 내지 70의, Al2O3에 대한 SiO2의 몰비를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제올라이트 지지체는 10 내지 60, 10 내지 50, 10 내지 40, 20 내지 70, 20 내지 60, 20 내지 50, 20 내지 40, 30 내지 70, 30 내지 60, 30 내지 50, 40 내지 70, 40 내지 60, 50 내지 70 또는 10 내지 30의 Al2O3에 대한 SiO2의 몰비를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 제올라이트 지지체는 베타 제올라이트 지지체일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제올라이트 지지체는 2 μm 이하의 평균 기공 크기를 갖는 나노-베타 제올라이트 지지체일 수 있다.A method of preparing the multifunctional catalyst may include providing a zeolite support. The zeolite support may be a nano-zeolite having an average pore size of 2 micrometers (μm) or even 1 μm or less. The zeolite support may have a molar ratio of silica (SiO 2 ) to alumina (Al 2 O 3 ) of 10 or more, for example, 20 or more, 30 or more, 40 or more, 50 or more, or 60 or more. The zeolite support may have a molar ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 of 70 or less, for example 60 or less, 50 or less, 40 or less, 30 or less or even 20 or less. The zeolite support may have a molar ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 of from 10 to 70. In some embodiments, the zeolite support is 10 to 60, 10 to 50, 10 to 40, 20 to 70, 20 to 60, 20 to 50, 20 to 40, 30 to 70, 30 to 60, 30 to 50, 40 to It may have a molar ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 of 70, 40 to 60, 50 to 70, or 10 to 30. In some embodiments, the zeolite support may be a beta zeolite support. In some embodiments, the zeolite support may be a nano-beta zeolite support having an average pore size of 2 μm or less.

열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매를 제조하는 방법은 적어도 하나의 금속 촉매 전구체가 헤테로폴리산인 습윤 함침 방법일 수 있다. 본 방법은 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 및 용매를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 용액은 또한 인-함유 화합물을 포함할 수 있다. 제1 금속 촉매 전구체는 제1 금속을 포함할 수 있고, 제2 금속 촉매 전구체는 제1 금속과 상이한 제2 금속을 포함할 수 있다. 제1 금속 및 제2 금속은 전이 금속, 예를 들어 비제한적으로 국제 순수 및 응용 화학 연합(IUPAC) 원소 주기율표의 5, 6, 7, 8, 9 및 10족의 전이 금속일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매 전구체의 제 1금속은 코발트, 몰리브덴, 바나듐 또는 이들의 조합으로부터 선택된 금속일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제2 금속 촉매 전구체의 제2 금속은 코발트, 몰리브덴, 바나듐 또는 이들의 조합으로부터 선택된 금속일 수 있고, 제1 금속과 상이할 수 있다.The method for preparing the multifunctional catalyst for upgrading the pyrolysis oil may be a wet impregnation method wherein the at least one metal catalyst precursor is a heteropolyacid. The method may include contacting the zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor, a second metal catalyst precursor and a solvent. The solution may also include a phosphorus-containing compound. The first metal catalyst precursor may include a first metal, and the second metal catalyst precursor may include a second metal different from the first metal. The first and second metals may be transition metals, such as, but not limited to, transition metals of groups 5, 6, 7, 8, 9 and 10 of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Periodic Table of Elements. In some embodiments, the first metal of the first metal catalyst precursor may be a metal selected from cobalt, molybdenum, vanadium, or combinations thereof. In some embodiments, the second metal of the second metal catalyst precursor may be a metal selected from cobalt, molybdenum, vanadium, or combinations thereof, and may be different from the first metal.

제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산일 수 있다. 헤테로폴리산은 코발트, 몰리브덴 또는 코발트와 몰리브덴의 조합; 인(P), 규소(Si), 비소(As), 게르마늄(Ge) 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자; 및 하나 또는 하나 초과의 산성 수소를 포함할 수 있다. 본 개시내용에서 사용된 바, 용어 “산성 수소”는 용액에서 헤테로폴리산으로부터 해리되어 양성 이온을 형성하는 경향을 가질 수 있는 헤테로폴리산의 수소 원자를 지칭할 수 있다. 헤테로폴리산은 또한 산소를 포함할 수 있다. 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두에 적합한 헤테로폴리산은 일반 화학식 XM12O40 n-를 갖는 케긴 구조(keggin structure) 또는 일반 화학식 XM18O82 n-를 갖는 다우슨 구조(Dawson structure)를 가질 수 있고, 상기 식에서 X는 인, 규소, 비소, 게르마늄 또는 이들의 조합으로부터 선택된 헤테로원자이며; M은 몰리브덴 및 선택적으로 코발트, 바나듐 또는 이들의 조합 중 하나 이상이고; n-는 헤테로폴리산 음이온 전하의 정수 표시이다. 헤테로폴리산의 예는 포스포몰리브딕 헤테로폴리산(phosphormolybdic heteropolyacid)(H3PMo12O40), 실리코몰리브딕 헤테로폴리산(silicomolybdic heteropolyacid)(H4SiMo12O40), 데카몰리브딕코발테이트 헤테로폴리산(decamolybdiccobaltate heteropolyacid)(H6[Co2Mo10O38H4]), H4[PCoMo11O40], H4[PVMo11O40], H5[PV2Mo10O40], H7[PV4Mo8O40], H9[PV6Mo6O40], H3[AsMo12O40], H4[AsCoMo11O40], H5[AsCo2Mo10O40], H4[AsVMo11O40], H5[AsV2Mo10O40], H7[AsV4Mo8O40], H9[AsV6Mo6O40], H5[SiCoMo11O40], H6[SiCo2Mo10O40], H5[SiVMo11O40], H6[SiV2Mo10O40], H10[SiV6Mo6O40], H6[P2Mo18O82], 다른 헤테로폴리산, 이들 헤테로폴리산의 염 또는 헤테로폴리산의 조합을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 이들 헤테로폴리산의 염은 알칼리 금속염, 알칼라인 토금속염, 질산염, 황산염 또는 헤테로폴리산의 다른 염을 포함할 수 있다. 알칼리 금속은 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 알칼라인 토금속은 마그네슘, 칼슘 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 일부 실시형태에서, 헤테로폴리산은 화학식 H3[PMo12O40]을 갖는 포스포몰리브딕 헤테로폴리산을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 헤테로폴리산은 화학식 H6[Co2Mo10O38H4]를 갖는 데카몰리브도디코발테이트 헤테로폴리산을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 헤테로폴리산은 화학식 H4[SiMo12O40]을 갖는 실리코몰리브딕 헤테로폴리산일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산의 금속염, 예를 들어 헤테로폴리산의 알칼리 금속염 또는 알칼라인 금속염일 수 있다.The first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or both may be a heteropolyacid. Heteropolyacids include cobalt, molybdenum or a combination of cobalt and molybdenum; at least one heteroatom selected from phosphorus (P), silicon (Si), arsenic (As), germanium (Ge), or a combination thereof; and one or more than one acidic hydrogen. As used herein, the term “acidic hydrogen” may refer to a hydrogen atom of a heteropolyacid that may have a tendency to dissociate from the heteropolyacid in solution to form zwitterions. The heteropolyacid may also include oxygen. Heteropolyacids suitable for the first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor or both have a keggin structure having the general formula XM 12 O 40 n- or a Dawson structure having the general formula XM 18 O 82 n- structure), wherein X is a heteroatom selected from phosphorus, silicon, arsenic, germanium, or a combination thereof; M is molybdenum and optionally one or more of cobalt, vanadium, or combinations thereof; n- is an integer representation of the charge of the heteropolyacid anion. Examples of heteropolyacids include phosphormolybdic heteropolyacid (H 3 PMo 12 O 40 ), silicomolybdic heteropolyacid (H 4 SiMo 12 O 40 ), decamolybdiccobaltate heteropolyacid )(H 6 [Co 2 Mo 10 O 38 H 4 ]), H 4 [PCoMo 11 O 40 ], H 4 [PVMo 11 O 40 ], H 5 [PV 2 Mo 10 O 40 ], H 7 [PV 4 Mo 8 O 40 ], H 9 [PV 6 Mo 6 O 40 ], H 3 [AsMo 12 O 40 ], H 4 [AsCoMo 11 O 40 ], H 5 [AsCo 2 Mo 10 O 40 ], H 4 [AsVMo 11 O 40 ], H 5 [AsV 2 Mo 10 O 40 ], H 7 [AsV 4 Mo 8 O 40 ], H 9 [AsV 6 Mo 6 O 40 ], H 5 [SiCoMo 11 O 40 ], H 6 [ SiCo 2 Mo 10 O 40 ], H 5 [SiVMo 11 O 40 ], H 6 [SiV 2 Mo 10 O 40 ], H 10 [SiV 6 Mo 6 O 40 ], H 6 [P 2 Mo 18 O 82 ], other heteropolyacids, salts of these heteropolyacids, or combinations of heteropolyacids. Salts of these heteropolyacids may include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, nitrates, sulfates or other salts of heteropolyacids. The alkali metal may include sodium, potassium, rubidium, cesium, or combinations thereof. Alkaline earth metals may include, but are not limited to, magnesium, calcium, or combinations thereof. In some embodiments, the heteropolyacid can include a phosphomolybdic heteropolyacid having the formula H 3 [PMo 12 O 40 ]. In some embodiments, the heteropolyacid can include a decamolybdodicobaltate heteropolyacid having the formula H 6 [Co 2 Mo 10 O 38 H 4 ]. In some embodiments, the heteropolyacid can be a silicomolybdic heteropolyacid having the formula H 4 [SiMo 12 O 40 ]. In some embodiments, the first metal catalyst precursor, the second catalyst precursor, or both can be a metal salt of a heteropoly acid, for example an alkali metal salt or an alkaline metal salt of a heteropoly acid.

이전에 기재된 바, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산일 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매 전구체는 헤테로폴리산을 포함할 수 있고, 제2 금속 촉매 전구체는 비(非)-헤테로폴리산 전구체를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체 모두는 헤테로폴리산을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매 전구체는 제1 헤테로폴리산을 포함할 수 있고, 제2 금속 촉매 전구체는 제1 헤테로폴리산과 상이한 제2 헤테로폴리산을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매 전구체는 몰리브덴을 금속으로 포함하는 제1 헤테로폴리산을 포함할 수 있고, 제2 금속 촉매 전구체는 코발트를 금속으로 포함하는 제2 헤테로폴리산을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체는 동일한 헤테로폴리산을 포함할 수 있고, 상기 헤테로폴리산은 제1 금속, 제1 금속과 상이한 제2 금속 및 적어도 하나의 헤테로원자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 용액은 화학식 H6[Co2Mo10O38H4]를 갖는 데카몰리브딕코발테이트 헤테로폴리산을 포함할 수 있고, 이는 코발트와 몰리브덴을 모두 포함하며, 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체 둘 모두로서의 역할을 할 수 있다.As previously described, the first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or both may be a heteropolyacid. In some embodiments, the first metal catalyst precursor may comprise a heteropolyacid and the second metal catalyst precursor may comprise a non-heteropolyacid precursor. In some embodiments, both the first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor may include a heteropolyacid. In some embodiments, the first metal catalyst precursor may comprise a first heteropolyacid and the second metal catalyst precursor may comprise a second heteropolyacid different from the first heteropolyacid. For example, in some embodiments, the first metal catalyst precursor may comprise a first heteropolyacid comprising molybdenum as a metal, and the second metal catalyst precursor may comprise a second heteropolyacid comprising cobalt as a metal. . In some embodiments, the first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor may comprise the same heteropolyacid, wherein the heteropolyacid comprises a first metal, a second metal different from the first metal, and at least one heteroatom there is. For example, in some embodiments, the solution may include a decamolybdiccobaltate heteropolyacid having the formula H 6 [Co 2 Mo 10 O 38 H 4 ], comprising both cobalt and molybdenum, wherein the first It can serve as both a metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor.

일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매 전구체 또는 제2 금속 전구체 중 하나는 비-헤테로폴리산 금속 촉매 전구체, 예를 들어 메탈레이트 수화물, 금속 질산염 및 다른 비-헤테로폴리산 전구체를 포함할 수 있다. 용액은 또한 인-함유 화합물, 예를 들어 비제한적으로 인산, 아인산 또는 다른 인-함유 화합물을 포함할 수 있다.In some embodiments, either the first metal catalyst precursor or the second metal precursor may include a non-heteropoly acid metal catalyst precursor, such as metalate hydrate, metal nitrate and other non-heteropoly acid precursors. The solution may also include a phosphorus-containing compound, such as but not limited to phosphoric acid, phosphorous acid or other phosphorus-containing compound.

제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체는 용매에 분산되거나 용해되어 용액을 형성할 수 있다. 용매은 물일 수 있다. 용매는 또한 하나 이상의 유기 용매, 예를 들어 비제한적으로 유기 알코올 또는 다른 유기 용매를 포함할 수 있다. 하나 또는 하나 초과의 헤테로폴리산은 헤테로폴리산이 용매와 조합하여 용액을 제조하기 전에 탈수될 수 있다. 용액은 제1 금속 촉매 전구체가 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착 또는 흡착되기에 충분한 제1 금속 촉매 전구체의 농도를 가질 수 있다. 용액은 제올라이트 지지체와 접촉되기 전에 용액의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상 또는 심지어 10 중량% 이상의 제1 금속 촉매 전구체를 가질 수 있다. 용액은 제올라이트 지지체와 접촉되기 전에 용액의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이하, 15 중량% 이하 또는 심지어 12 중량% 이하의 제1 금속 촉매 전구체를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 용액은 제올라이트 지지체와 접촉되기 전에 용액의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%의 제1 금속 촉매 전구체, 예를 들어 1 중량% 내지 15 중량%, 1 중량% 내지 10 중량%, 1 중량% 내지 5 중량%, 2 중량% 내지 20 중량%, 2 중량% 내지 15 중량%, 2 중량% 내지 10 중량% 또는 2 중량% 내지 5 중량%의 제1 금속 촉매 전구체를 포함할 수 있다.The first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor may be dispersed or dissolved in a solvent to form a solution. The solvent may be water. The solvent may also include one or more organic solvents such as, but not limited to, organic alcohols or other organic solvents. One or more than one heteropolyacid may be dehydrated prior to combining the heteropolyacid with a solvent to form a solution. The solution may have a concentration of the first metal catalyst precursor sufficient to cause the first metal catalyst precursor to be deposited or adsorbed onto the outer surface and the pore surface of the zeolite support. The solution may have at least 1 wt%, at least 2 wt%, at least 5 wt%, or even at least 10 wt% of the first metal catalyst precursor prior to being contacted with the zeolite support, based on the total weight of the solution. The solution may have up to 20 wt%, up to 15 wt%, or even up to 12 wt% of the first metal catalyst precursor, based on the total weight of the solution prior to being contacted with the zeolite support. In some embodiments, the solution comprises 1% to 20% by weight of the first metal catalyst precursor, such as 1% to 15%, 1% to 10% by weight, based on the total weight of the solution prior to being contacted with the zeolite support. wt%, 1 wt% to 5 wt%, 2 wt% to 20 wt%, 2 wt% to 15 wt%, 2 wt% to 10 wt% or 2 wt% to 5 wt% of the first metal catalyst precursor can do.

용액은 제2 금속 촉매 전구체가 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착 또는 흡착되기에 충분한 제2 금속 촉매 전구체의 농도를 가질 수 있다. 용액은 제올라이트 지지체와 접촉되기 전에 용액의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상 또는 심지어 10 중량% 이상의 제2 금속 촉매 전구체를 가질 수 있다. 용액은 제올라이트 지지체와 접촉되기 전에 용액의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이하, 15 중량% 이하 또는 심지어 12 중량% 이하의 제2 금속 촉매 전구체를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 용액은 제올라이트 지지체와 접촉되기 전에 용액의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%의 제2 금속 촉매 전구체, 예를 들어 1 중량% 내지 15 중량%, 1 중량% 내지 10 중량%, 1 중량% 내지 5 중량%, 2 중량% 내지 20 중량%, 2 중량% 내지 15 중량%, 2 중량% 내지 10 중량% 또는 2 중량% 내지 5 중량%의 제2 금속 촉매 전구체를 포함할 수 있다.The solution may have a concentration of the second metal catalyst precursor sufficient to cause the second metal catalyst precursor to be deposited or adsorbed on the outer surface and the pore surface of the zeolite support. The solution may have at least 1 wt%, at least 2 wt%, at least 5 wt% or even at least 10 wt% of the second metal catalyst precursor, based on the total weight of the solution prior to being contacted with the zeolite support. The solution may have up to 20 wt %, up to 15 wt % or even up to 12 wt % of the second metal catalyst precursor, based on the total weight of the solution prior to being contacted with the zeolite support. In some embodiments, the solution comprises 1% to 20% by weight of the second metal catalyst precursor, such as 1% to 15%, 1% to 10% by weight, based on the total weight of the solution prior to being contacted with the zeolite support. wt%, 1 wt% to 5 wt%, 2 wt% to 20 wt%, 2 wt% to 15 wt%, 2 wt% to 10 wt% or 2 wt% to 5 wt% of the second metal catalyst precursor can do.

용액이 제조될 수 있고, 제올라이트 지지체는 주위 조건에서 용액과 접촉될 수 있다. 용액은 제올라이트 지지체가 용액과 접촉되기 전에 일정 기간 동안 혼합될 수 있다. 용액에 분산된 제올라이트 지지체를 포함하는 혼합물은 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체의 충분한 흡착 또는 침착을 제공하기에 충분히 긴 일정 기간 동안 혼합될 수 있다. 제올라이트 지지체를 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 함유하는 용액과 접촉시키는 단계는 용액에 분산된 다기능성 촉매 전구체의 혼합물을 수득하도록 할 수 있다. 혼합물은 또한 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 흡착되지 않은 잔여 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 및 임의의 다른 구성 성분을 포함할 수 있다. 다기능성 촉매 전구체는 제올라이트 지지체의 외부 표면 또는 기공 표면 상에 침착 또는 흡착된 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함할 수 있다.A solution can be prepared and the zeolite support can be contacted with the solution at ambient conditions. The solution may be mixed for a period of time before the zeolite support is contacted with the solution. The mixture comprising the zeolite support dispersed in solution may be mixed for a period of time long enough to provide sufficient adsorption or deposition of the first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor on the outer and pore surfaces of the zeolite support. . Contacting the zeolite support with a solution containing the first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor may result in obtaining a mixture of the multifunctional catalyst precursor dispersed in the solution. The mixture may also include residual first metal catalyst precursor, second metal catalyst precursor and any other constituents that are not adsorbed on the outer surface and pore surface of the zeolite support. The multifunctional catalyst precursor may comprise at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor deposited or adsorbed on the outer surface or pore surface of the zeolite support.

이전에 논의된 바, 제올라이트 지지체를 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시킨 후 과량의 액체, 예를 들어 용액 또는 용매는 혼합물로부터 제거되어 다기능성 촉매 전구체를 제조할 수 있다. 액체 성분을 제거하는 단계는 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 액체를 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 액체를 제거하는 단계는 혼합물을 디캔테이션(decantation), 여과, 진공 여과 또는 이들의 조합에 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 혼합물로부터 액체를 제거하는 단계는 25℃ 내지 90℃의 온도에서의 혼합물의 진공 여과를 포함할 수 있다. 다기능성 촉매 전구체를 건조하는 단계는 다기능성 촉매 전구체를 용매의 비등점 온도 이상의 온도, 예를 들어 90℃ 내지 200℃의 온도에서 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 건조 단계는 용매를 다기능성 촉매 전구체의 총 중량의 1 중량% 미만의 수준으로 제거하기에 충분한 건조 기간 동안 수행될 수 있다. 건조 기간은 1시간 내지 24시간, 예를 들어 2시간 내지 12시간일 수 있다. 건조 단계는 용매의 증발을 통해 다기능성 촉매로부터 추가적인 용매를 제거할 수 있다. 일부 실시형태에서, 용매는 물일 수 있고, 건조 단계는 다기능성 촉매 전구체를 100℃ 이상의 온도에서 1시간 이상의 건조 기간 동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다.As previously discussed, after contacting the zeolite support with a solution comprising a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, excess liquid, e.g., solution or solvent, is removed from the mixture to prepare the multifunctional catalyst precursor. can Removing the liquid component may include removing excess liquid from the multi-functional catalyst precursor and drying the multi-functional catalyst precursor. The step of removing excess liquid from the multifunctional catalyst precursor may include subjecting the mixture to decantation, filtration, vacuum filtration, or a combination thereof. In some embodiments, removing liquid from the mixture may comprise vacuum filtration of the mixture at a temperature between 25°C and 90°C. Drying the multifunctional catalyst precursor may include maintaining the multifunctional catalyst precursor at a temperature above the boiling point temperature of the solvent, for example, at a temperature of 90°C to 200°C. The drying step may be conducted for a drying period sufficient to remove the solvent to a level of less than 1% by weight of the total weight of the multifunctional catalyst precursor. The drying period may be from 1 hour to 24 hours, for example from 2 hours to 12 hours. The drying step may remove additional solvent from the multifunctional catalyst through evaporation of the solvent. In some embodiments, the solvent may be water and the drying step may include maintaining the multifunctional catalyst precursor at a temperature of 100° C. or higher for a drying period of at least 1 hour.

이전에 논의된 바, 본 방법은 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 본 개시내용의 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 다기능성 촉매 전구체를 하소하는 단계는 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액 및 용매의 제거 후에 수행될 수 있다. 다기능성 촉매 전구체는 500℃ 내지 600℃의 온도에서 4시간 내지 6시간의 하소 기간 동안 하소되어 다기능성 촉매를 제조할 수 있다.As previously discussed, the method may further comprise calcining the multifunctional catalyst precursor to prepare the multifunctional catalyst of the present disclosure. The step of calcining the multifunctional catalyst precursor may be performed after removal of excess solution and solvent from the multifunctional catalyst precursor. The multifunctional catalyst precursor may be calcined at a temperature of 500° C. to 600° C. for a calcination period of 4 to 6 hours to prepare the multifunctional catalyst.

본 개시내용에 기재된 방법은 제1 및 제2 촉매 전구체의 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에의 습윤 함침을 기반으로 한다. 하나 또는 하나 초과의 금속 촉매 전구체를 위해 헤테로폴리산을 사용하여 다기능성 촉매를 제조하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매를 제조하는 이러한 방법은 예를 들어 공동 침전 방법을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다.The method described in the present disclosure is based on wet impregnation of first and second catalyst precursors on the outer surface and pore surface of a zeolite support. It is understood that other methods of preparing multifunctional catalysts using heteropolyacids for one or more than one metal catalyst precursor may also be used. Such methods of making multifunctional catalysts for upgrading pyrolysis oils may include, but are not limited to, for example, co-precipitation methods.

본 개시내용에 기재된 방법에 의해 제조된 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 지지된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함할 수 있다. 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매는 각각 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매에 대해 본 개시내용에서 이전에 기재된 임의의 금속을 포함할 수 있다. 다기능성 촉매는 또한 제올라이트 지지체의 외부 표면 또는 기공 표면 상에 지지된 헤테로폴리산으로부터의 헤테로원자-예를 들어 비제한적으로 인, 규소, 비소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 금속 촉매는 몰리브덴일 수 있고, 제2 금속 촉매는 코발트 또는 바나듐일 수 있으며, 적어도 몰리브덴은 헤테로폴리산으로 제공된다. 일부 실시형태에서는, 코발트가 또한 몰리브덴을 제공하는 헤테로폴리산과 동일하거나 상이한 헤테로폴리산으로 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다기능성 촉매는 나노 베타 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 지지된 몰리브덴, 코발트 및 인을 포함할 수 있고, 적어도 몰리브덴 및 인은 헤테로폴리산으로 제공된다. 일부 실시형태에서, 다기능성 촉매는 나노 베타 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 지지된 몰리브덴, 코발트 및 규소를 포함할 수 있다.The multifunctional catalyst for upgrading the pyrolysis oil produced by the method described in the present disclosure may comprise at least a first metal catalyst and a second metal catalyst supported on the outer surface and the pore surface of the zeolite support. The first metal catalyst and the second metal catalyst may include any metal previously described in this disclosure for the first metal catalyst and the second metal catalyst, respectively. The multifunctional catalyst may also comprise a heteroatom from a heteropolyacid supported on the outer surface or pore surface of the zeolite support - such as but not limited to phosphorus, silicon, arsenic, or combinations thereof. In some embodiments, the first metal catalyst can be molybdenum, the second metal catalyst can be cobalt or vanadium, and at least the molybdenum is provided as a heteropolyacid. In some embodiments, cobalt may also be provided as a heteropolyacid that is the same or different from the heteropolyacid providing molybdenum. In some embodiments, the multifunctional catalyst may comprise molybdenum, cobalt and phosphorus supported on the outer surface and the pore surface of the nano beta zeolite support, wherein at least the molybdenum and phosphorus are provided as a heteropolyacid. In some embodiments, the multifunctional catalyst may comprise molybdenum, cobalt and silicon supported on the outer surface and pore surface of the nano beta zeolite support.

적어도 하나의 금속 촉매 전구체를 위한 헤테로폴리산의 사용은 통상적인 금속 촉매 전구체를 사용하여 제조된 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 상업적으로 입수 가능한 촉매와 비교하여 다기능성 촉매의 산성도 및 표면적을 감소시킬 수 있다. 하나 또는 하나 초과의 헤테로폴리산을 사용하여 제조된 본 개시내용의 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 동일한 금속 촉매 종을 갖지만 통상적인 금속 촉매 전구체로 제조된 상업적으로 입수 가능한 기존 촉매의 산성도보다 더 낮은 산성도를 가질 수 있다. 다기능성 촉매는 10,000 마이크로몰 암모니아/그램(μmol(NH3)/g) 미만, 7,000 μmol(NH3)/g 이하, 5,000 μmol(NH3)/g 이하 또는 심지어 4,000 μmol(NH3)/g 이하의 산성도를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 다기능성 촉매는 1,000 μmol(NH3)/g 내지 5,000 μmol(NH3)/g의 산성도를 가질 수 있다.The use of a heteropolyacid for the at least one metal catalyst precursor can reduce the acidity and surface area of the multifunctional catalyst compared to commercially available catalysts for upgrading pyrolysis oils prepared using conventional metal catalyst precursors. The multifunctional catalyst for upgrading the pyrolysis oil of the present disclosure prepared using one or more than one heteropolyacid has the same metal catalyst species but lower than the acidity of existing commercially available catalysts prepared with conventional metal catalyst precursors. It may have acidity. The multifunctional catalyst is less than 10,000 micromolar ammonia/gram (μmol(NH 3 )/g), less than 7,000 μmol(NH 3 )/g, less than 5,000 μmol(NH 3 )/g or even 4,000 μmol(NH 3 )/g It may have the following acidity. In some embodiments, the multifunctional catalyst can have an acidity of from 1,000 μmol (NH 3 )/g to 5,000 μmol (NH 3 )/g.

적어도 하나의 금속 촉매 전구체를 위해 하나 또는 하나 초과의 헤테로폴리산으로 제조한 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 통상적인 금속 촉매 전구체로 제조한 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 기존의 상업적으로 입수 가능한 촉매와 비교하여 감소된 BET 표면적을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바, “BET 표면적”은 ASTM D-6556에 따라 BET(Brunauer Emmett Teller) 질소 흡수 방법에 의해 측정된 바와 같은 금속 산화물 입자의 평균 표면적을 지칭한다. 다기능성 촉매는 다기능성 촉매를 제조하기 전의 제올라이트 지지체의 BET 표면적보다 더 적은 BET 표면적을 가질 수 있다. 다기능성 촉매는 400 제곱 미터/그램(m2/g) 이하, 375 m2/g 이하, 350 m2/g 이하 또는 심지어 325 m2/g 이하의 BET 표면적을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 다기능성 촉매는 200 m2/g 내지 400 m2/g, 예를 들어 200 m2/g 내지 375 m2/g, 200 m2/g 내지 350 m2/g 또는 200 m2/g 내지 325 m2/g의 BET 표면적을 가질 수 있다.Multifunctional catalyst for upgrading pyrolysis oil made with one or more than one heteropolyacid for at least one metal catalyst precursor compared to existing commercially available catalyst for upgrading pyrolysis oil made with conventional metal catalyst precursor Thus, the BET surface area can be reduced. As used herein, “BET surface area” refers to the average surface area of metal oxide particles as measured by the Brunauer Emmett Teller (BET) nitrogen absorption method according to ASTM D-6556. The multifunctional catalyst may have a BET surface area that is less than the BET surface area of the zeolite support prior to preparing the multifunctional catalyst. The multifunctional catalyst may have a BET surface area of 400 square meters/gram (m 2 /g) or less, 375 m 2 /g or less, 350 m 2 /g or less, or even 325 m 2 /g or less. In some embodiments, the multifunctional catalyst is 200 m 2 /g to 400 m 2 /g, for example 200 m 2 /g to 375 m 2 /g, 200 m 2 /g to 350 m 2 /g or 200 m It may have a BET surface area of 2 /g to 325 m 2 /g.

일부 실시형태에서, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있는 공정에 의해 제조된 다기능성 촉매일 수 있다. 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함할 수 있다. 제올라이트 지지체를 상기 용액과 접촉시키는 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체가 제올라이트의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착되도록 하여 다기능성 촉매 전구체를 제조할 수 있다. 제올라이트 지지체는 임의의 제올라이트 지지체를 포함할 수 있고, 본 개시내용에서 이전에 기재된 제올라이트 지지체의 임의의 특징을 가질 수 있다. 용액, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 및 하나 이상의 헤테로폴리산은 이들에 대해 본 개시내용에서 이전에 기재된 임의의 조성, 특성 또는 특징을 가질 수 있다. 본 방법은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 접촉 단계, 과량 용액의 제거 단계 및 하소 단계는 각각 이들 각각의 공정 단계에 대해 본 개시내용에서 이전에 기재된 임의의 공정 조건 하에서 수행될 수 있다. 본 방법에 의해 제조된 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함할 수 있다. 다기능성 촉매는 다기능성 촉매에 대해 본 개시내용에서 이전에 기재된 임의의 조성 또는 특성을 가질 수 있다.In some embodiments, the multifunctional catalyst for upgrading a pyrolysis oil is a multifunctional catalyst prepared by a process that can include contacting a zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor. It may be a catalyst. The first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or both may comprise a heteropolyacid. Contacting the zeolite support with the solution allows the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor to be deposited on the outer and pore surfaces of the zeolite to prepare a multifunctional catalyst precursor. The zeolite support may include any zeolite support and may have any of the characteristics of the zeolite support previously described in this disclosure. The solution, the first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, and the one or more heteropolyacids may have any of the compositions, properties, or characteristics previously described for them in this disclosure. The method may further comprise removing the excess solution from the multi-functional catalyst precursor and calcining the multi-functional catalyst precursor to prepare the multi-functional catalyst. The contacting step, the removing the excess solution step and the calcining step may each be performed under any of the process conditions previously described in this disclosure for their respective process steps. The multifunctional catalyst prepared by the present method may comprise at least a first metal catalyst and a second metal catalyst deposited on the outer surface and the pore surface of the zeolite support. The multifunctional catalyst may have any composition or property previously described in this disclosure for the multifunctional catalyst.

본 개시내용에 기재된 방법에 의해 제조된 다기능성 촉매는 열분해 오일을 업그레이드하기 위해 사용되어 하나 이상의 유용한 방향족 중간체, 예를 들어 비제한적으로 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 다른 방향족 화합물 또는 이들의 조합을 제조할 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 방법은 열분해 오일을 500℃ 미만의 반응 온도 및 6 MPa 미만의 압력을 포함하는 온화한 반응 조건에서 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 열분해 오일은 열분해 오일에 대해 본 개시내용에서 이전에 기재된 임의의 조성 또는 특징을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일은 다중-고리 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 다기능성 촉매는 본 개시내용에 기재된 다기능성 촉매를 제조하는 방법 또는 공정에 의해 제조될 수 있고, 다기능성 촉매에 대해 본 개시내용에서 기재된 임의의 특성, 조성 또는 속성을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함한다. 상기 접촉 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체가 제올라이트의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착 또는 흡착되도록 하여 다기능성 촉매 전구체를 제조할 수 있다. 다기능성 촉매를 제조하는 공정은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체 상에 지지된 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함할 수 있다.The multifunctional catalyst prepared by the process described herein can be used to upgrade pyrolysis oils to one or more useful aromatic intermediates, such as, but not limited to, benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, other aromatic compounds or their Combinations can be prepared. In some embodiments, a method for upgrading a pyrolysis oil can include contacting the pyrolysis oil with a multifunctional catalyst at mild reaction conditions comprising a reaction temperature of less than 500° C. and a pressure of less than 6 MPa. The pyrolysis oil may have any of the compositions or characteristics previously described in this disclosure for the pyrolysis oil. In some embodiments, the pyrolysis oil may include a multi-ring aromatic compound. The multi-functional catalyst may be prepared by a method or process for making the multi-functional catalyst described in this disclosure, and may have any of the properties, compositions, or attributes described in this disclosure for the multi-functional catalyst. In some embodiments, the multifunctional catalyst may be prepared by a process comprising contacting a zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, wherein the first metal catalyst precursor, the second The two metal catalyst precursor or both comprise a heteropolyacid. The contacting step allows the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor to be deposited or adsorbed on the outer surface and the pore surface of the zeolite to prepare a multifunctional catalyst precursor. The process for preparing the multi-functional catalyst may include removing excess solution from the multi-functional catalyst precursor and calcining the multi-functional catalyst precursor to prepare the multi-functional catalyst. The multifunctional catalyst may comprise a first metal catalyst and a second metal catalyst supported on a zeolite support.

상기 반응 조건에서 열분해 오일의 다기능성 촉매와의 접촉은 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물 중 적어도 일부를 하나 이상의 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환시킬 수 있다. 하나 이상의 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환된 적어도 일부의 다중-고리 방향족 화합물은 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물 중 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70% 또는 적어도 80%를 포함할 수 있다. C6 내지 C8 방향족 화합물은 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일을 상기 반응 조건에서 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계는 후속적인 화학 반응 단계를 수행하지 않고 단일 단계에서 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물 중 적어도 일부를 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환시킬 수 있다.Contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst at the above reaction conditions may convert at least some of the multi-ring aromatic compounds in the pyrolysis oil to one or more C6 to C8 aromatic compounds. At least some of the multi-ring aromatics converted to one or more C6 to C8 aromatics comprise at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70% or at least 80% of the multi-ring aromatics in the pyrolysis oil. % may be included. The C6 to C8 aromatic compound may include, but is not limited to, one or more of benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, or combinations thereof. In some embodiments, contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst at the reaction conditions converts at least some of the multi-ring aromatics in the pyrolysis oil to C6 to C8 aromatics in a single step without performing a subsequent chemical reaction step. can be converted

열분해 오일을 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계는 통상적인 금속 촉매 전구체를 사용하여 제조된 상업적으로 입수 가능한 촉매를 사용한 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 공정에 대한 반응 온도와 유사한 범위의 반응 온도에서 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일은 500℃ 이하, 450℃ 이하 또는 심지어 400℃ 이하의 반응 온도에서 다기능성 촉매와 접촉될 수 있다. 열분해 오일은 350℃ 이상, 380℃ 이상 또는 심지어 400℃ 이상의 반응 온도에서 다기능성 촉매와 접촉될 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일은 350℃ 내지 500℃, 350℃ 내지 450℃, 350℃ 내지 400℃, 380℃ 내지 500℃, 380℃ 내지 450℃, 380℃ 내지 400℃, Contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst may be performed at a reaction temperature in a range similar to the reaction temperature for a process for upgrading pyrolysis oil using a commercially available catalyst prepared using conventional metal catalyst precursors. . In some embodiments, the pyrolysis oil may be contacted with the multifunctional catalyst at a reaction temperature of 500° C. or less, 450° C. or less, or even 400° C. or less. The pyrolysis oil may be contacted with the multifunctional catalyst at a reaction temperature of at least 350°C, at least 380°C or even at least 400°C. In some embodiments, the pyrolysis oil is 350 °C to 500 °C, 350 °C to 450 °C, 350 °C to 400 °C, 380 °C to 500 °C, 380 °C to 450 °C, 380 °C to 400 °C,

400℃ 내지 500℃ 또는 400℃ 내지 425℃의 반응 온도에서 다기능성 촉매와 접촉될 수 있다.It may be contacted with the multifunctional catalyst at a reaction temperature of 400°C to 500°C or 400°C to 425°C.

열분해 오일을 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계는 통상적인 금속 촉매 전구체를 사용하여 제조된 상업적으로 입수 가능한 촉매를 사용하여 열분해 오일을 업그레이드하는 데 필요한 반응 압력보다 더 낮은 반응 압력에서 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일은 6 MPa 미만, 5 MPa 이하 또는 심지어 4 MPa 이하의 반응 압력에서 다기능성 촉매와 접촉될 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일은 0.1 MPa 이상, 1 MPa 이상 또는 심지어 2 MPa 이상의 반응 압력에서 다기능성 촉매와 접촉될 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일은 0.1 MPa 내지 5 MPa, 0.1 MPa 내지 4 MPa, 1 MPa 내지 5 MPa, 1 MPa 내지 4 MPa, 2 MPa 내지 5 MPa 또는 심지어 2 MPa 내지 4 MPa의 반응 압력에서 다기능성 촉매와 접촉될 수 있다.Contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst may be performed at a reaction pressure lower than the reaction pressure required to upgrade the pyrolysis oil using commercially available catalysts prepared using conventional metal catalyst precursors. In some embodiments, the pyrolysis oil can be contacted with the multifunctional catalyst at a reaction pressure of less than 6 MPa, less than or equal to 5 MPa, or even less than or equal to 4 MPa. In some embodiments, the pyrolysis oil may be contacted with the multifunctional catalyst at a reaction pressure of at least 0.1 MPa, at least 1 MPa, or even at least 2 MPa. In some embodiments, the pyrolysis oil is multifunctional at a reaction pressure of 0.1 MPa to 5 MPa, 0.1 MPa to 4 MPa, 1 MPa to 5 MPa, 1 MPa to 4 MPa, 2 MPa to 5 MPa, or even 2 MPa to 4 MPa. may be contacted with the catalyst.

일부 실시형태에서, 열분해 오일을 업그레이드하는 방법은 업그레이드된 열분해 오일을 다기능성 촉매로부터 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 업그레이드된 열분해 오일을 다기능성 촉매로부터 분리하는 단계는 미립자 고체로부터 유체를 분리하는 임의의 알려진 방법 또는 공정을 사용하여 수행될 수 있다.In some embodiments, the method of upgrading the pyrolysis oil can further include separating the upgraded pyrolysis oil from the multifunctional catalyst. Separating the upgraded pyrolysis oil from the multifunctional catalyst may be performed using any known method or process for separating fluids from particulate solids.

헤테로폴리산을 사용하여 제조된 본 개시내용의 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계에 의해 열분해 오일을 업그레이드하는 것은 통상적인 금속 촉매 전구체를 사용하여 제조된 상업적으로 입수 가능한 촉매와 접촉시키는 단계에 의해 열분해 오일을 업그레이드하는 것과 비교하여 더 높은 수율의 C6 내지 C8 방향족 화합물, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 또는 이들의 조합 중 하나 또는 하나 초과를 제조할 수 있다. 일부 실시형태에서, 열분해 오일을 헤테로폴리산을 사용하여 제조된 본 개시내용의 다기능성 촉매와 접촉시키는 것에 의해 열분해 오일을 업그레이드하는 것은 다기능성 촉매로부터 분리된, 업그레이드된 열분해 오일의 총 중량을 기준으로 30 중량% 이상, 32 중량% 이상 또는 심지어 35 중량% 이상의 조합된 수율의 C6 내지 C8 방향족 화합물을 제조할 수 있다.Upgrading the pyrolysis oil by contacting the multifunctional catalyst of the present disclosure prepared using a heteropolyacid is upgrading the pyrolysis oil by contacting it with a commercially available catalyst prepared using a conventional metal catalyst precursor. can produce higher yields of C6 to C8 aromatics, such as one or more of benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, or combinations thereof, compared to In some embodiments, upgrading the pyrolysis oil by contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst of the present disclosure prepared using a heteropoly acid is 30 based on the total weight of the upgraded pyrolysis oil separated from the multifunctional catalyst. C6 to C8 aromatics can be prepared in a combined yield of at least 32 wt%, or even at least 35 wt%.

실시예Example

하기 실시예는 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매를 제조하는 본 개시내용의 방법 및 다기능성 촉매를 사용하여 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 방법을 예시한다. 실시예는 특히 특정 질량 유량, 스트림 조성, 온도, 압력, 스트림 상에서의 시간(time on stream), 제올라이트 지지체 상의 촉매 금속의 양 또는 실험을 수행하는 목적을 위해 고정된 다른 변수와 관련하여 어떠한 방식으로도 본 개시내용의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.The following examples illustrate the methods of the present disclosure for preparing multifunctional catalysts for upgrading pyrolysis oils and methods for upgrading pyrolysis oils using the multifunctional catalysts. The examples relate in any way to a particular mass flow rate, stream composition, temperature, pressure, time on stream, amount of catalytic metal on a zeolite support or other variable fixed for the purpose of conducting the experiment. Nor are they intended to limit the scope of the present disclosure.

비교예 1: 나노-베타 제올라이트 지지체Comparative Example 1: Nano-beta zeolite support

비교예 1의 경우, 외부 표면 또는 기공 표면 상에 침착된 금속 화합물을 갖지 않는 베타 제올라이트 지지체 입자를 기준선 비교로서 제공하였다. 베타 제올라이트 자체는 탄화수소의 크래킹을 촉진하기 위한 적어도 일부의 활성도를 제공하는 것을 유의한다. 비교예 1의 베타 제올라이트 지지체는 Zeolyst International로부터 입수한 CP814E 나노-베타 제올라이트였다. 나노-베타 제올라이트 지지체 입자는 25의 실리카(SiO2)의 몰량을 알루미나(Al2O3)의 몰량으로 나눈 비를 가졌다.For Comparative Example 1, beta zeolite support particles having no metal compound deposited on either the outer surface or the pore surface were provided as a baseline comparison. Note that beta zeolite itself provides at least some activity to promote cracking of hydrocarbons. The beta zeolite support of Comparative Example 1 was CP814E nano-beta zeolite obtained from Zeolyst International. The nano-beta zeolite support particles had a ratio of 25 divided by the molar amount of silica (SiO 2 ) by the molar amount of alumina (Al 2 O 3 ).

비교예 2: 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 비교 촉매Comparative Example 2: Comparative catalyst for upgrading pyrolysis oil

비교예 2의 경우, 나노-베타 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 제1 촉매 금속 및 제2 촉매 금속을 포함하는 비교 촉매를 헤테로폴리산 없이 통상적인 금속 전구체를 사용하여 제조하였다. 제1 금속 촉매 전구체는 Sigma-Aldrich로부터 입수한 화학식 [(NH3)6Mo7O24·4H2O]를 갖는 암모늄 몰리브데이트 테트라하이드레이트였다. 제2 금속 촉매 전구체는 Sigma-Aldrich로부터 또한 입수한 화학식 [Co(NO3)2·6H2O]를 갖는 코발트(II) 니트레이트 헥사하이드레이트였다. 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체는 비교에 1의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체였다.For Comparative Example 2, a comparative catalyst comprising a first catalytic metal and a second catalytic metal deposited on the outer surface and pore surface of a nano-beta zeolite support was prepared using a conventional metal precursor without heteropolyacid. The first metal catalyst precursor was ammonium molybdate tetrahydrate having the formula [(NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O] obtained from Sigma-Aldrich. The second metal catalyst precursor was cobalt(II) nitrate hexahydrate having the formula [Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O] also obtained from Sigma-Aldrich. The nano-beta zeolite catalyst support was the nano-beta zeolite catalyst support of 1 in comparison.

비교예 2의 비교 촉매는 10 g의 비교예 1의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체를 둥근 바닥 플라스크에 넣어서 제조하였다. 용액 A는 50 밀리리터(mL)의 증류수에 3.08 g의 [(NH3)6Mo7O24·4H2O]를 용해하여 제조하였다. 이어서, 용액 B는 50 mL의 증류수에 2.65 g의 제2 금속 촉매 전구체 [Co(NO3)2·6H2O]를 용해하여 제조하였다. [(NH3)6Mo7O24·4H2O]와 [Co(NO3)2·6H2O]의 양은 각각 3 중량%의 CO 및 12 중량%의 Mo의 비교예 2의 비교 촉매 중 최종 금속 로딩량을 제공하기 위해 선택하였다. 이어서, 용액 A와 용액 B를 함께 혼합하고, 둥근 바닥 플라스크 내의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체에 첨가하였다. 조합된 용액과 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체를 2시간 동안 혼합하였다. 진공 하 50℃의 온도에서 제1 및 제2 금속 촉매 전구체로 함침된 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체로부터 물을 제거하고, 고체 샘플을 100℃의 온도에서 밤새 건조하였다. 이어서, 고체 샘플을 500℃의 온도에서 5시간 동안 하소하여 비교예 2의 비교 촉매를 수득하였다.The comparative catalyst of Comparative Example 2 was prepared by putting 10 g of the nano-beta zeolite catalyst support of Comparative Example 1 in a round bottom flask. Solution A was prepared by dissolving 3.08 g of [(NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O] in 50 milliliters (mL) of distilled water. Then, solution B was prepared by dissolving 2.65 g of a second metal catalyst precursor [Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O] in 50 mL of distilled water. The amounts of [(NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O] and [Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O] were respectively 3% by weight of CO and 12% by weight of Mo in the comparative catalyst of Comparative Example 2 It was chosen to provide the final metal loading. Solution A and solution B were then mixed together and added to the nano-beta zeolite catalyst support in a round bottom flask. The combined solution and the nano-beta zeolite catalyst support were mixed for 2 hours. Water was removed from the nano-beta zeolite catalyst support impregnated with the first and second metal catalyst precursors at a temperature of 50° C. under vacuum, and the solid sample was dried at a temperature of 100° C. overnight. Then, the solid sample was calcined at a temperature of 500° C. for 5 hours to obtain a comparative catalyst of Comparative Example 2.

비교예 3: 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 비교 인-함유 촉매Comparative Example 3: Comparative phosphorus-containing catalyst for upgrading pyrolysis oil

비교예 3의 경우, 나노-베타 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 제1 촉매 금속, 제2 촉매 금속 및 인을 포함하는 비교 인-함유 촉매를 헤테로폴리산 없이 통상적인 금속 전구체를 사용하여 제조하였다. 제1 금속 촉매 전구체는 Sigma-Aldrich로부터 입수한 화학식 [(NH3)6Mo7O24·4H2O]를 갖는 암모늄 몰리브데이트 테트라하이드레이트였다. 제2 금속 촉매 전구체는 Sigma-Aldrich로부터 또한 입수한 화학식 [Co(NO3)2·6H2O]를 갖는 코발트(II) 니트레이트 헥사하이드레이트였다. 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체는 비교예 1의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체였다. Sigma-Aldrich로부터 입수한 인산(H3PO4)을 인을 혼입하기 위해 사용하였다.For Comparative Example 3, a comparative phosphorus-containing catalyst comprising a first catalytic metal, a second catalytic metal and phosphorus deposited on the outer surface and pore surface of the nano-beta zeolite support was prepared using a conventional metal precursor without heteropolyacid. prepared. The first metal catalyst precursor was ammonium molybdate tetrahydrate having the formula [(NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O] obtained from Sigma-Aldrich. The second metal catalyst precursor was cobalt(II) nitrate hexahydrate having the formula [Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O] also obtained from Sigma-Aldrich. The nano-beta zeolite catalyst support was the nano-beta zeolite catalyst support of Comparative Example 1. Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) obtained from Sigma-Aldrich was used to incorporate phosphorus.

비교예 3의 비교 인-함유 촉매는 10 g의 비교예 1의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체를 둥근 바닥 플라스크에 넣어서 제조하였다. 용액 A는 50 밀리리터(mL)의 증류수에 3.08 g의 제1 금속 촉매 전구체 [(NH3)6Mo7O24·4H2O]를 용해하여 제조하였다. 이어서, 용액 B는 50 mL의 증류수에 2.65 g의 제2 금속 촉매 전구체 [Co(NO3)2·6H2O]를 용해하여 제조하였다. [(NH3)6Mo7O24·4H2O]와 [Co(NO3)2·6H2O]의 양은 각각 3 중량%의 CO 및 12 중량%의 Mo의 비교예 3의 비교 촉매 중 최종 금속 로딩량을 제공하기 위해 선택하였다. 이어서, 용액 A와 용액 B를 함께 혼합하고, 0.15 g의 인산을 조합된 용액에 용해시켜서 용액 C를 제조하였다. 이어서, 용액 C를 둥근 바닥 플라스크 내의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체에 첨가하고 2 시간 동안 혼합하였다. 진공 하 50℃의 온도에서 제1 및 제2 금속 촉매 전구체로 함침된 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체로부터 물을 제거하고, 고체 샘플을 100℃의 온도에서 밤새 건조하였다. 이어서, 고체 샘플을 500℃의 온도에서 5시간 동안 하소하여 비교예 3의 비교 인-함유 촉매를 수득하였다.The comparative phosphorus-containing catalyst of Comparative Example 3 was prepared by placing 10 g of the nano-beta zeolite catalyst support of Comparative Example 1 in a round bottom flask. Solution A was prepared by dissolving 3.08 g of the first metal catalyst precursor [(NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O] in 50 milliliters (mL) of distilled water. Then, solution B was prepared by dissolving 2.65 g of a second metal catalyst precursor [Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O] in 50 mL of distilled water. The amounts of [(NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O] and [Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O] were respectively 3% by weight of CO and 12% by weight of Mo in the comparative catalyst of Comparative Example 3 It was chosen to provide the final metal loading. Then, solution A and solution B were mixed together, and 0.15 g of phosphoric acid was dissolved in the combined solution to prepare solution C. Solution C was then added to the nano-beta zeolite catalyst support in a round bottom flask and mixed for 2 hours. Water was removed from the nano-beta zeolite catalyst support impregnated with the first and second metal catalyst precursors at a temperature of 50° C. under vacuum, and the solid sample was dried at a temperature of 100° C. overnight. Then, the solid sample was calcined at a temperature of 500° C. for 5 hours to obtain a comparative phosphorus-containing catalyst of Comparative Example 3.

실시예 4: 헤테로폴리산을 사용하여 제조된 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매.Example 4: Multifunctional Catalyst for Upgrading Pyrolysis Oils Made Using Heteropolyacids.

실시예 4에서, 본 개시내용에 따르고, 나노-베타 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 제1 금속 촉매, 제2 금속 촉매 및 인을 포함하는 다기능성 촉매를 제1 금속 촉매 전구체를 위해 헤테로폴리산을 사용하여 제조하였다. 제1 금속 촉매 전구체는 Sigma-Aldrich로부터 입수한 화학식 [H3PMo12O40]을 갖는 포스포몰리브딕 헤테로폴리산이었다. 제2 금속 촉매 전구체는 Sigma-Aldrich로부터 또한 입수한 화학식 [Co(NO3)2·6H2O]를 갖는 코발트(II) 니트레이트 헥사하이드레이트였다. 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체는 비교예 1의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체였다.In Example 4, a multifunctional catalyst comprising a first metal catalyst, a second metal catalyst and phosphorus deposited on the outer surface and the pore surface of a nano-beta zeolite support according to the present disclosure was prepared by preparing a first metal catalyst precursor. It was prepared using a heteropoly acid for The first metal catalyst precursor was a phosphomolybdic heteropolyacid having the formula [H 3 PMo 12 O 40 ] obtained from Sigma-Aldrich. The second metal catalyst precursor was cobalt(II) nitrate hexahydrate having the formula [Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O] also obtained from Sigma-Aldrich. The nano-beta zeolite catalyst support was the nano-beta zeolite catalyst support of Comparative Example 1.

실시예 4의 다기능성 촉매를 10 g의 비교예 1의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체를 둥근 바닥 플라스크에 넣어서 제조하였다. 용액 A는 50 밀리리터(mL)의 증류수에 2.89 g의 제1 금속 촉매 전구체의 헤테로폴리산 [H3PMo12O40]을 용해하여 제조하였다. 이어서, 용액 B는 50 mL의 증류수에 2.24 g의 제2 금속 촉매 전구체 [Co(NO3)2·6H2O]를 용해하여 제조하였다. 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체의 양은 계산하여 비교예 2 및 3의 비교 촉매와 동일한 금속 로딩량(3 중량%의 CO 및 12 중량%의 Mo)을 제공하였다. 이어서, 용액 A와 용액 B를 함께 혼합하고 둥근 바닥 플라스크 내의 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체에 첨가하였다. 조합된 용액과 나노-베타 제올라이트 지지체를 2시간 동안 혼합하였다. 진공 하 50℃의 온도에서 제1 및 제2 금속 촉매 전구체로 함침된 나노-베타 제올라이트 촉매 지지체로부터 물을 제거하고, 고체 샘플을 100℃의 온도에서 밤새 건조하였다. 이어서, 고체 샘플을 500℃의 온도에서 5시간 동안 하소하여 실시예 4의 다기능성 촉매를 수득하였다.The multifunctional catalyst of Example 4 was prepared by placing 10 g of the nano-beta zeolite catalyst support of Comparative Example 1 in a round bottom flask. Solution A was prepared by dissolving 2.89 g of the heteropolyacid [H 3 PMo 12 O 40 ] of the first metal catalyst precursor in 50 milliliters (mL) of distilled water. Then, solution B was prepared by dissolving 2.24 g of a second metal catalyst precursor [Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O] in 50 mL of distilled water. The amounts of the first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor were calculated to give the same metal loading (3 wt % CO and 12 wt % Mo) as the comparative catalysts of Comparative Examples 2 and 3. Then solution A and solution B were mixed together and added to the nano-beta zeolite catalyst support in a round bottom flask. The combined solution and the nano-beta zeolite support were mixed for 2 hours. Water was removed from the nano-beta zeolite catalyst support impregnated with the first and second metal catalyst precursors at a temperature of 50° C. under vacuum, and the solid sample was dried at a temperature of 100° C. overnight. The solid sample was then calcined at a temperature of 500° C. for 5 hours to obtain the multifunctional catalyst of Example 4.

실시예 5: 열분해 오일 업그레이드Example 5: Pyrolysis Oil Upgrade

실시예 5에서, 비교예 1, 2 및 3의 비교 촉매, 및 실시예 4의 다기능성 촉매를 사용하여 모델 열분해 오일 조성물을 업그레이드하여 적어도 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 자일렌을 제조하였다. Sigma-Aldrich로부터 입수한 1-메틸나프탈렌을 모델 열분해 오일로서 사용하였다.In Example 5, the model pyrolysis oil composition was upgraded using the comparative catalysts of Comparative Examples 1, 2 and 3, and the multifunctional catalyst of Example 4 to prepare at least benzene, toluene, ethylbenzene and xylene. 1-methylnaphthalene obtained from Sigma-Aldrich was used as a model pyrolysis oil.

도 3을 참조하면, 모델 열분해 오일의 업그레이드를 수행하는 장치(100)가 개략적으로 도시되어 있다. 장치(100)는 구역(111)에 로딩된 촉매를 갖는 고정층 반응기(fixed bed reactor)(110)를 포함하였다. 고정층 반응기(110)는 일정한 온도에서 고정층 반응기(110)를 유지하기 위해 가열 상자(hot box)(112)에서 유지하였다. 모델 열분해 오일(1-메틸나프탈렌)을 포함하는 액체 공급물(116)을 액체 펌프(120)를 사용하여 고정층 반응기(110)로 도입하였다. 수소(118) 및 질소(119)를 또한 고정층 반응기(110)의 상류인 액체 공급물(116)에 첨가할 수 있다. 액체 공급물(116)을 열교환기(130)을 통해 통과시켜서 고정층 반응기(110)로 이를 전달하기 전에 액체 공급물(116)의 온도를 조절하였다. 액체 공급물(116)을 고정층 반응기(110)에서 촉매와 접촉시켰고, 이 접촉으로 인해 적어도 모델 열분해 오일(1-메틸나프탈렌)의 반응이 진행되어 모델 열분해 오일을 업그레이드함으로써 적어도 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 자일렌을 포함하는 액체 생성물 스트림(114)을 제조하였다. 고정층 반응기(110)의 작동 조건은 표 1에 기재되어 있다.Referring to FIG. 3 , an apparatus 100 for performing an upgrade of a model pyrolysis oil is schematically illustrated. Apparatus 100 included a fixed bed reactor 110 with catalyst loaded in zone 111 . The fixed bed reactor 110 was maintained in a hot box 112 to maintain the fixed bed reactor 110 at a constant temperature. A liquid feed 116 comprising model pyrolysis oil (1-methylnaphthalene) was introduced into the fixed bed reactor 110 using a liquid pump 120 . Hydrogen 118 and nitrogen 119 may also be added to the liquid feed 116 upstream of the fixed bed reactor 110 . The temperature of the liquid feed 116 was adjusted prior to passing the liquid feed 116 through the heat exchanger 130 and passing it to the fixed bed reactor 110 . The liquid feed 116 was contacted with the catalyst in the fixed bed reactor 110, which contacted at least the model pyrolysis oil (1-methylnaphthalene) to react to upgrade the model pyrolysis oil to at least benzene, toluene, ethylbenzene. and a liquid product stream 114 comprising xylene. The operating conditions of the fixed bed reactor 110 are described in Table 1.

액체 생성물 스트림(114)을 고정층 반응기(110)로부터 액체 가스 분리기(140)로 전달하였고, 여기서 액체 생성물 스트림(114)을 보다 낮은 비등점 온도의 구성 성분을 포함하는 가스 분획(142), 및 보다 높은 비등점 분획 및 미반응된 모델 열분해 오일(1-메틸나프탈렌)을 포함하는 액체 분획(144)으로 분리하였다. 액체 분획(144)의 조성을 분석하였다. 가스 분획(142)의 조성 분석을 위해 가스 분획(142)을 온라인 가스 크로마토그래피로 전달하였다. 이어서, 가스 분획(142) 및 액체 분획(144)의 조성을 사용하여 액체 생성물 스트림(114)의 각각의 구성 성분의 수율을 측정하였다. 비교예 1 내지 3 및 실시예 4의 각각의 촉매에 대한 고정층 반응기에서 제조된 각각의 화합물의 수율이 표 1에서 순차적으로 제공된다. 표 1에서 각각의 구성 성분의 수율은 액체 생성물 스트림(114)의 총 질량 유량을 기준으로 한 중량%로 제공된다.The liquid product stream 114 was passed from the fixed bed reactor 110 to a liquid gas separator 140 , wherein the liquid product stream 114 was passed to a gas fraction 142 comprising constituents of lower boiling point temperatures, and a higher boiling point temperature. It was separated into a boiling fraction and a liquid fraction 144 containing unreacted model pyrolysis oil (1-methylnaphthalene). The composition of liquid fraction 144 was analyzed. Gas fraction 142 was transferred to on-line gas chromatography for compositional analysis of gas fraction 142 . The compositions of gas fraction 142 and liquid fraction 144 were then used to determine the yield of each constituent of liquid product stream 114 . The yields of each compound prepared in the fixed bed reactor for each catalyst of Comparative Examples 1 to 3 and Example 4 are sequentially provided in Table 1. In Table 1 the yield of each component is given in weight percent based on the total mass flow rate of the liquid product stream 114 .

Figure pct00001
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표 1에서 나타낸 바, 실시예 4의 다기능성 촉매는 모델 열분해 오일(1-메틸나프탈렌)을 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 자일렌(BTEX)로 업그레이드하는 데 최상의 성능을 제공하였다. 실시예 4의 다기능성 촉매를 사용하여 수득한 총 BTEX 수율은 36.7%였고, 이는 비교예 2의 비교 촉매에 비해 34% 초과의 개선이다. 실시예 4의 다기능성 촉매는 또한 1-메틸나프탈렌의 가장 높은 총 전환율을 수득하였다. 따라서, 동일한 온도 및 압력에서, 본 출원의 다기능성 촉매는 열분해 오일을 업그레이드하는 데 사용된 통상적인 촉매와 비교하여 더 낮은 압력에서 더 높은 수율의 BTEX 화합물을 제공한다. 실시예 4는 인을 함유했지만, 실시예 4의 다기능성 촉매는 인을 함유하지 않은 비교예 2의 비교 촉매보다 여전히 더 낮은 촉매 산성도를 나타냈다. 따라서, 실시예 4의 다기능성 촉매 중 제1 금속 촉매 전구체로서 사용된 헤테로폴리산의 구조에 의해 제공된 감소된 산성도는 비교예 2 및 3의 비교 촉매와 비교하여 BTEX의 수율을 증가시킬 수 있다.As shown in Table 1, the multifunctional catalyst of Example 4 provided the best performance for upgrading the model pyrolysis oil (1-methylnaphthalene) to benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX). The total BTEX yield obtained using the multifunctional catalyst of Example 4 was 36.7%, which is an improvement of more than 34% over the comparative catalyst of Comparative Example 2. The multifunctional catalyst of Example 4 also yielded the highest total conversion of 1-methylnaphthalene. Thus, at the same temperature and pressure, the multifunctional catalyst of the present application provides a higher yield of BTEX compound at a lower pressure compared to a conventional catalyst used to upgrade pyrolysis oil. Although Example 4 contained phosphorus, the multifunctional catalyst of Example 4 still exhibited lower catalyst acidity than the comparative catalyst of Comparative Example 2 without phosphorus. Therefore, the reduced acidity provided by the structure of the heteropolyacid used as the first metal catalyst precursor in the multifunctional catalyst of Example 4 can increase the yield of BTEX compared to the comparative catalysts of Comparative Examples 2 and 3.

본 개시내용의 제1 양태에서, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매을 제조하는 방법은 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다. 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함할 수 있다. 상기 접촉 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체를 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착시켜서 다기능성 촉매 전구체를 제조할 수 있다. 본 방법은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함하는 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In a first aspect of the present disclosure, a method of preparing a multifunctional catalyst for upgrading a pyrolysis oil comprises contacting a zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor. The first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or both may comprise a heteropolyacid. The contacting step may deposit the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor on the outer surface and the pore surface of the zeolite support to prepare a multifunctional catalyst precursor. The method comprises the steps of removing excess solution from the multifunctional catalyst precursor and calcining the multifunctional catalyst precursor to include at least a first metal catalyst and a second metal catalyst deposited on the outer and pore surfaces of a zeolite support. It may further comprise the step of preparing a catalyst.

본 개시내용의 제2 양태에서, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된 다기능성 촉매를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함한다. 상기 접촉 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체를 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착시켜서 다기능성 촉매 전구체를 제조할 수 있다. 본 공정은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 공정에 의해 제조된 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함할 수 있다.In a second aspect of the present disclosure, a multifunctional catalyst for upgrading a pyrolysis oil is prepared by a process comprising contacting a zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor. and a multifunctional catalyst, wherein the first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or both comprise a heteropolyacid. The contacting step may deposit the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor on the outer surface and the pore surface of the zeolite support to prepare a multifunctional catalyst precursor. The process may further comprise removing the excess solution from the multifunctional catalyst precursor and calcining the multifunctional catalyst precursor to prepare the multifunctional catalyst. The multifunctional catalyst prepared by the present process may comprise at least a first metal catalyst and a second metal catalyst deposited on the outer surface and the pore surface of the zeolite support.

본 개시내용의 제3 양태는 제1 양태 또는 제2 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 헤테로폴리산은 코발트, 몰리브덴, 바나듐 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 및 인, 규소, 비소 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함한다.A third aspect of the present disclosure may include any one of the first aspect or the second aspect, wherein the heteropolyacid is at least one metal selected from cobalt, molybdenum, vanadium or a combination thereof and phosphorus, silicon, arsenic or these at least one heteroatom selected from a combination of

본 개시내용의 제4 양태는 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체는 헤테로폴리산을 포함한다.A fourth aspect of the present disclosure may include any one of the first to third aspects, wherein the first metal catalyst precursor comprises a heteropolyacid.

본 개시내용의 제5 양태는 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체는 제1 헤테로폴리산을 포함하고, 제2 금속 촉매 전구체는 제1 헤테로폴리산과 상이한 제2 헤테로폴리산을 포함한다.A fifth aspect of the present disclosure may include any one of the first to fourth aspects, wherein the first metal catalyst precursor comprises a first heteropolyacid, and wherein the second metal catalyst precursor comprises a different agent than the first heteropolyacid. 2 heteropolyacids.

본 개시내용의 제6 양태는 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 헤테로폴리산은 화학식 H3PMo12O40을 갖는 포스포몰리브딕 헤테로폴리산을 포함한다.A sixth aspect of the present disclosure may include any one of the first to fifth aspects, wherein the heteropolyacid comprises a phosphomolybdic heteropolyacid having the formula H 3 PMo 12 O 40 .

본 개시내용의 제7 양태는 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체는 동일한 헤테로폴리산이고, 상기 헤테로폴리산은 제1 금속, 제1 금속과 상이한 제2 금속 및 적어도 하나의 헤테로원자를 포함한다.A seventh aspect of the present disclosure may include any one of the first to fifth aspects, wherein the first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor are the same heteropolyacid, and wherein the heteropolyacid is a first metal, a first a second metal different from the metal and at least one heteroatom.

본 개시내용의 제8 양태는 제7 양태를 포함할 수 있고, 헤테로폴리산은 데카몰리브도디코발테이트 헤테로폴리산을 포함한다.An eighth aspect of the present disclosure may include a seventh aspect, wherein the heteropolyacid comprises decamolybdodicobaltate heteropolyacid.

본 개시내용의 제9 양태는 제1 양태 내지 제8 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체를 용액과 접촉하기 전에 헤테로폴리산을 탈수시키는 단계를 추가로 포함한다.A ninth aspect of the present disclosure may include any one of the first through eighth aspects, further comprising dehydrating the heteropolyacid prior to contacting the zeolite support with the solution.

본 개시내용의 제10 양태는 제1 양태 내지 제9 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매 전구체는 500 내지 600℃의 온도에서 4시간 내지 6시간의 시간 동안 하소되어 다기능성 촉매를 제조한다.A tenth aspect of the present disclosure may include any one of the first to ninth aspects, wherein the multifunctional catalyst precursor is calcined at a temperature of 500 to 600° C. for a time of 4 to 6 hours to form the multifunctional catalyst. to manufacture

본 개시내용의 제11 양태는 제1 내지 제10 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체는 2 μm 이하의 평균 기공 크기를 갖는 나노 베타 제올라이트를 포함한다.An eleventh aspect of the present disclosure may include any one of the first to tenth aspects, wherein the zeolite support comprises nano beta zeolite having an average pore size of 2 μm or less.

본 개시내용의 제12 양태는 제1 양태 내지 제11 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체는 10 내지 70의 알루미나에 대한 실리카의 몰비를 포함한다.A twelfth aspect of the present disclosure may include any one of the first through eleventh aspects, wherein the zeolite support comprises a molar ratio of silica to alumina of from 10 to 70.

본 개시내용의 제13 양태는 제1 양태 내지 제12 양태 중 어느 한 양태에 따라 제조된 다기능성 촉매일 수 있다.A thirteenth aspect of the present disclosure may be a multifunctional catalyst prepared according to any one of the first to twelfth aspects.

본 개시내용의 제14 양태는 제1 양태 내지 13 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매는 몰리브덴을 포함하고, 제2 금속 촉매는 코발트를 포함한다.A fourteenth aspect of the present disclosure may include any one of the first through thirteenth aspects, wherein the first metal catalyst comprises molybdenum and the second metal catalyst comprises cobalt.

본 개시내용의 제15 양태는 제1 양태 내지 제14 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 인을 추가로 포함한다.A fifteenth aspect of the present disclosure may include any one of the first to fourteenth aspects, further comprising phosphorus deposited on the exterior surface and the pore surface of the zeolite support.

본 개시내용의 제16 양태는 제1 양태 내지 제15 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 10,000 마이크로몰 암모니아/그램(μmol(NH3)/g) 미만의 산성도를 갖는다.A sixteenth aspect of the present disclosure may include any one of the first through fifteenth aspects, wherein the multifunctional catalyst has an acidity of less than 10,000 micromolar ammonia/gram (μmol(NH 3 )/g).

본 개시내용의 제17 양태는 제1 양태 내지 제16 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 1000 μmol(NH3)/g 내지 5000 μmol(NH3)/g의 산성도를 갖는다.A seventeenth aspect of the present disclosure may include any one of the first to sixteenth aspects, wherein the multifunctional catalyst has an acidity of from 1000 μmol(NH 3 )/g to 5000 μmol(NH 3 )/g .

본 개시내용의 제18 양태는 제1 양태 내지 제17 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 400 제곱 미터/그램(m2/g) 이하의 BET 표면적을 갖는다.An eighteenth aspect of the present disclosure may include any one of the first through seventeenth aspects, wherein the multifunctional catalyst has a BET surface area of 400 square meters/gram (m 2 /g) or less.

본 개시내용의 제19 양태는 제1 양태 내지 제18 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 200 m2/g 내지 400 m2/g의 BET 표면적을 갖는다.A nineteenth aspect of the present disclosure may include any one of the first through eighteenth aspects, wherein the multifunctional catalyst has a BET surface area between 200 m 2 /g and 400 m 2 /g.

본 개시내용의 제20 양태에서, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체 상에 지지된 하나 이상의 코발트 화합물, 하나 이상의 몰리브덴 화합물 및 인을 포함하고, 몰리브덴 화합물, 코발트 화합물 또는 인 중 적어도 하나는 헤테로폴리산 전구체로 제공된다.In a twentieth aspect of the present disclosure, the multifunctional catalyst for upgrading pyrolysis oil comprises at least one cobalt compound, at least one molybdenum compound and phosphorus supported on a zeolite support, wherein at least one of a molybdenum compound, a cobalt compound, or phosphorus is provided as a heteropolyacid precursor.

본 개시내용의 제21 양태는 제20 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 10,000 마이크로몰 암모니아/그램(μmol(NH3)/g) 미만의 산성도를 갖는다.A twenty-first aspect of the disclosure may include a twentieth aspect, wherein the multifunctional catalyst has an acidity of less than 10,000 micromolar ammonia/gram (μmol(NH 3 )/g).

본 개시내용의 제22 양태는 제20 양태 또는 제21 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 1000 μmol(NH3)/g 내지 5000 μmol(NH3)/g의 산성도를 갖는다.A twenty-second aspect of the present disclosure may include any one of the twentieth or twenty-first aspect, wherein the multifunctional catalyst has an acidity of from 1000 μmol (NH 3 )/g to 5000 μmol (NH 3 )/g .

본 개시내용의 제23 양태는 제20 양태 내지 제22 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 400 제곱 미터/그램(m2/g) 이하의 BET 표면적을 갖는다.A twenty-third aspect of the present disclosure may include any one of aspects 20 through 22, wherein the multifunctional catalyst has a BET surface area of 400 square meters/gram (m 2 /g) or less.

본 개시내용의 제24 양태는 제 20 양태 내지 제23 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 200 m2/g 내지 400 m2/g의 BET 표면적을 갖는다.A twenty-fourth aspect of the present disclosure may include any one of the twentieth to twenty-third aspects, wherein the multifunctional catalyst has a BET surface area of from 200 m 2 /g to 400 m 2 /g.

본 개시내용의 제25 양태는 제20 양태 내지 제24 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 헤테로폴리산은 화학식 H3PMo12O40을 갖는 포스포몰리브딕 헤테로폴리산을 포함한다.A twenty-fifth aspect of the present disclosure may include any one of the twentieth to twenty-fourth aspects, wherein the heteropolyacid comprises a phosphomolybdic heteropolyacid having the formula H 3 PMo 12 O 40 .

본 개시내용의 제26 양태는 제20 양태 내지 제25 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 헤테로폴리산은 데카몰리브도디코발테이트 헤테로폴리산을 포함한다.A twenty-sixth aspect of the present disclosure may include any one of the twentieth to twenty-fifth aspects, wherein the heteropolyacid comprises decamolybdodicobaltate heteropolyacid.

본 개시내용의 제27 양태는 제20 양태 내지 제26 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체는 2 μm 이하의 평균 기공 크기를 갖는 나노 베타 제올라이트를 포함한다.A twenty-seventh aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-sixth aspects, wherein the zeolite support comprises nano beta zeolites having an average pore size of 2 μm or less.

본 개시내용의 제28 양태는 제20 양태 내지 제27 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체는 10 내지 70의 알루미나에 대한 실리카의 몰비를 포함한다.A twenty-eighth aspect of the present disclosure may include any one of the twentieth to twenty-seventh aspects, wherein the zeolite support comprises a molar ratio of silica to alumina of from 10 to 70.

본 개시내용의 제29 양태에서, 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 방법은 열분해 오일을 섭씨 50도(℃) 미만의 반응 온도 및 6 메가파스칼(MPa) 미만의 압력을 포함하는 온화한 반응 조건에서 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계를 포함한다. 열분해 오일은 다중-고리 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함한다. 상기 접촉 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체를 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착시켜서 다기능성 촉매 전구체를 제조할 수 있다. 다기능성 촉매를 제조하는 공정은 다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계 및 다기능성 촉매 전구체를 하소하여 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 다기능성 촉매는 제올라이트 지지체 상에 지지된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함한다. 상기 반응 조건에서 열분해 오일의 다기능성 촉매와의 접촉은 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물 중 적어도 일부를 하나 이상의 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환시킨다.In a twenty-ninth aspect of the present disclosure, a method for upgrading a pyrolysis oil comprises subjecting the pyrolysis oil to a multifunctional catalyst at mild reaction conditions comprising a reaction temperature of less than 50 degrees Celsius (°C) and a pressure of less than 6 megapascals (MPa). and contacting with The pyrolysis oil may include multi-ring aromatics. The multifunctional catalyst may be prepared by a process comprising contacting a zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, the first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or Both include heteropolyacids. The contacting step may deposit the first metal catalyst precursor and the second catalyst precursor on the outer surface and the pore surface of the zeolite support to prepare a multifunctional catalyst precursor. The process for preparing the multi-functional catalyst may further include removing the excess solution from the multi-functional catalyst precursor and calcining the multi-functional catalyst precursor to prepare the multi-functional catalyst. The multifunctional catalyst comprises at least a first metal catalyst and a second metal catalyst supported on a zeolite support. Contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst at the above reaction conditions converts at least some of the multi-ring aromatics in the pyrolysis oil to one or more C6 to C8 aromatics.

본 개시내용의 제30 양태는 제29 양태를 포함할 수 있고, C6 내지 C8 방향족 화합물은 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다.A thirtieth aspect of the present disclosure may include the twenty-ninth aspect, wherein the C6 to C8 aromatic compound comprises one or more of benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, or combinations thereof.

본 개시내용의 제31 양태는 제29 양태 또는 제30 양태를 포함할 수 있고, 열분해 오일을 상기 반응 조건에서 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계는 후속적인 화학 반응 단계 없이 단일 단계에서 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물 중 일부를 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환시킨다.A thirty-first aspect of the present disclosure may include the twenty-ninth or thirtieth aspect, wherein the step of contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst at the reaction conditions comprises multi- in the pyrolysis oil in a single step without a subsequent chemical reaction step. Some of the ring aromatics are converted to C6 to C8 aromatics.

본 개시내용의 제33 양태는 제29 양태 내지 제31 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 열분해 오일을 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계는 적어도 30%의 C6 내지 C8 방향족 화합물의 수율을 수득한다.A thirty-third aspect of the present disclosure may include any one of aspects 29 through 31, wherein contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst yields a yield of C6 to C8 aromatics of at least 30%. .

본 개시내용의 제34 양태는 제29 양태 내지 제33 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 업그레이드된 열분해 오일을 다기능성 촉매로부터 분리하는 단계를 추가로 포함한다.A thirty-fourth aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to thirty-third aspects, further comprising separating the upgraded pyrolysis oil from the multifunctional catalyst.

본 개시내용의 제35 양태는 제29 양태 내지 제34 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 열분해 오일은 300℃ 내지 450℃의 온도에서 다기능성 촉매와 접촉된다.A thirty-fifth aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to thirty-fourth aspects, wherein the pyrolysis oil is contacted with the multifunctional catalyst at a temperature of 300°C to 450°C.

본 개시내용의 제36 양태는 제29 양태 내지 제35 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 열분해 오일은 0.1 MPa 내지 5 MPa의 압력에서 다기능성 촉매와 접촉된다.A thirty-sixth aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to thirty-fifth aspects, wherein the pyrolysis oil is contacted with the multifunctional catalyst at a pressure of 0.1 MPa to 5 MPa.

본 개시내용의 제37 양태는 제29 양태 내지 제36 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 헤테로폴리산은 코발트, 몰리브덴, 바나듐 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 및 인, 규소, 비소 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함한다.A thirty-seventh aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to thirty-sixth aspects, wherein the heteropolyacid is at least one metal selected from cobalt, molybdenum, vanadium, or combinations thereof and phosphorus, silicon, arsenic or these at least one heteroatom selected from a combination of

본 개시내용의 제38 양태는 제29 양태 내지 제37 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체는 헤테로폴리산을 포함한다.A thirty-eighth aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to thirty-seventh aspects, wherein the first metal catalyst precursor comprises a heteropolyacid.

본 개시내용의 제39 양태는 제29 양태 내지 제38 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체는 제1 헤테로폴리산을 포함하고, 제2 금속 촉매 전구체는 제1 헤테로폴리산과 상이한 제2 헤테로폴리산을 포함한다.A thirty-ninth aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to thirty-eighth aspects, wherein the first metal catalyst precursor comprises a first heteropolyacid, and wherein the second metal catalyst precursor comprises a different agent than the first heteropolyacid. 2 heteropolyacids.

본 개시내용의 제40 양태는 제29 양태 내지 제39 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 헤테로폴리산은 화학식 H3PMo12O40을 갖는 포스포몰리브딕 헤테로폴리산을 포함한다.A fortieth aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to thirty-ninth aspects, wherein the heteropolyacid comprises a phosphomolybdic heteropolyacid having the formula H 3 PMo 12 O 40 .

본 개시내용의 제41 양태는 제29 양태 내지 제39 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체는 동일한 헤테로폴리산이고, 상기 헤테로폴리산은 제1 금속, 제1 금속과 상이한 제2 금속 및 적어도 하나의 헤테로원자를 포함한다.A forty-first aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to thirty-ninth aspects, wherein the first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor are the same heteropolyacid, and wherein the heteropolyacid is a first metal, a first a second metal different from the metal and at least one heteroatom.

본 개시내용의 제42 양태는 제41 양태를 포함할 수 있고, 헤테로폴리산은 데카몰리브도디코발테이트 헤테로폴리산을 포함한다.A forty-two aspect of the present disclosure may include a forty-first aspect, wherein the heteropolyacid comprises decamolybdodicobaltate heteropolyacid.

본 개시내용의 제43 양태는 제29 양태 내지 제42 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체를 용액과 접촉하기 전에 헤테로폴리산을 탈수하는 단계를 추가로 포함한다.A forty-third aspect of the present disclosure may include any one of aspects 29 through 42, further comprising dehydrating the heteropoly acid prior to contacting the zeolite support with the solution.

본 개시내용의 제44 양태는 제1 양태 내지 43 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매 전구체는 500 내지 600℃의 온도에서 4시간 내지 6시간의 시간 동안 하소되어 다기능성 촉매를 제조한다.A forty-fourth aspect of the present disclosure may include any one of aspects 1 to 43, wherein the multifunctional catalyst precursor is calcined at a temperature of 500 to 600° C. for a time of 4 to 6 hours to obtain the multifunctional catalyst. manufacture

본 개시내용의 제45 양태는 제29 양태 내지 제44 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체는 2 um 이하의 평균 기공 크기를 갖는 나노 베타 제올라이트를 포함한다.A forty-fifth aspect of the present disclosure may include any one of aspects 29 through 44, wherein the zeolite support comprises a nano beta zeolite having an average pore size of 2 um or less.

본 개시내용의 제46 양태는 제29 양태 내지 제45 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체는 10 내지 70의 알루미나에 대한 실리카의 몰비를 포함한다.A forty-six aspect of the present disclosure may include any one of aspects 29 through 45, wherein the zeolite support comprises a molar ratio of silica to alumina of from 10 to 70.

본 개시내용의 제47 양태는 제29 양태 내지 제46 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제1 금속 촉매는 몰리브덴을 포함하고, 제2 금속 촉매는 코발트를 포함한다.A forty-seven aspect of the present disclosure may include any one of aspects 29 through 46, wherein the first metal catalyst comprises molybdenum and the second metal catalyst comprises cobalt.

본 개시내용의 제48 양태는 제29 양태 내지 제47 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 인을 추가로 포함한다.A forty-eighth aspect of the present disclosure may include any one of aspects 29 through 47, further comprising phosphorus deposited on the exterior surface and the pore surface of the zeolite support.

본 개시내용의 제49 양태는 제21 양태 내지 제48 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 10,000 마이크로몰 암모니아/그램(μmol(NH3)/g) 미만의 산성도를 갖는다.A forty-ninth aspect of the present disclosure may include any one of aspects 21-48, wherein the multifunctional catalyst has an acidity of less than 10,000 micromolar ammonia/gram (μmol(NH 3 )/g).

본 개시내용의 제50 양태는 제29 양태 내지 제49 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 1000 μmol(NH3)/g 내지 5000 μmol(NH3)/g의 산성도를 갖는다.A fiftieth aspect of the present disclosure may include any one of aspects 29 to 49, wherein the multifunctional catalyst has an acidity of from 1000 μmol(NH 3 )/g to 5000 μmol(NH 3 )/g .

본 개시내용의 제51 양태는 제29 양태 내지 제50 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 400 제곱 미터/그램(m2/g) 이하의 BET 표면적을 갖는다.A fiftieth aspect of the present disclosure may include any one of the twenty-ninth to fifty aspects, wherein the multifunctional catalyst has a BET surface area of 400 square meters/gram (m 2 /g) or less.

본 개시내용의 제52 양태는 제29 양태 내지 제51 양태 중 어느 한 양태를 포함할 수 있고, 다기능성 촉매는 200 m2/g 내지 400 m2/g의 BET 표면적을 갖는다.A fifty-two aspect of the present disclosure may include any one of aspects 29 to 51, wherein the multifunctional catalyst has a BET surface area from 200 m 2 /g to 400 m 2 /g.

열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매, 금속 촉매 전구체로서 헤테로폴리산을 사용하여 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매를 제조하는 방법 및 상기 방법을 사용하여 열분해 오일을 업그레이드하는 방법의 다양한 양태가 기술되고, 이러한 양태는 다양한 다른 양태와 함께 이용될 수 있는 것으로 이제 이해해야 한다.A multifunctional catalyst for upgrading pyrolysis oil, a method for preparing a multifunctional catalyst for upgrading a pyrolysis oil using a heteropolyacid as a metal catalyst precursor, and a method for upgrading a pyrolysis oil using the method are described, It should now be understood that this aspect may be used in conjunction with various other aspects.

본 개시내용 전반에 걸쳐, 다기능성 촉매의 다양한 특성 및 특징, 및 다기능성 촉매를 제조하고 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 방법에 대한 다양한 처리 매개변수 및 작동 조건에 대한 범위가 제공된다. 하나 이상의 명시적 범위가 제공되는 경우, 범위 내에서 형성된 하위 범위 및 개별 값은 또한 모든 가능한 조합의 명시적 항목을 제공하는 것을 금지하여 제공되도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 1 내지 10의 제공된 범위는 또한 1, 2, 3, 4.2 및 6.8과 같은 개별 값뿐만 아니라 1 내지 8, 2 내지 4, 6 내지 9 및 1.3 내지 5.6과 같은 제공된 한계 내에 형성될 수 있는 모든 범위를 포함한다.Throughout this disclosure, various properties and characteristics of the multifunctional catalyst and ranges for various processing parameters and operating conditions for methods for preparing the multifunctional catalyst and upgrading the pyrolysis oil are provided. Where more than one explicit range is provided, it will be understood that subranges and individual values formed within the range are also intended to be provided, preventing provision of all possible combinations of the explicit item. For example, a given range of 1 to 10 can also be formed within the given limits such as 1 to 8, 2 to 4, 6 to 9, and 1.3 to 5.6, as well as individual values such as 1, 2, 3, 4.2 and 6.8. inclusive of all ranges.

다양한 변경 및 변형이 청구된 기술 요지의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 기술된 실시형태에 이루어질 수 있는 것이 당업자에게 명백해야 한다. 따라서, 이러한 변경 및 변형이 첨부된 청구항 및 이들의 균등물의 범주 내에 있는 한, 본 명세서는 기술된 다양한 실시형태의 변경 및 변형을 포함하도록 의도된다.It should be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made to the described embodiments without departing from the spirit and scope of the claimed subject matter. Accordingly, this specification is intended to cover the modifications and variations of the various embodiments described, provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (15)

열분해 오일을 업그레이드하기 위한 다기능성 촉매를 제조하는 방법으로서,
제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계로서, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산(heteropolyacid)을 포함하고, 상기 접촉 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체를 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착시켜서 다기능성 촉매 전구체를 제조하는, 단계;
다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계; 및
다기능성 촉매 전구체를 하소하여 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함하는 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 포함하는, 방법.
A method for preparing a multifunctional catalyst for upgrading pyrolysis oil, the method comprising:
contacting the zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, wherein the first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor or both comprise a heteropolyacid, the contacting The step comprises depositing a first metal catalyst precursor and a second catalyst precursor on the outer surface and the pore surface of the zeolite support to prepare a multifunctional catalyst precursor;
removing excess solution from the multifunctional catalyst precursor; and
calcining the multifunctional catalyst precursor to produce a multifunctional catalyst comprising at least a first metal catalyst and a second metal catalyst deposited on the outer surface and the pore surface of the zeolite support.
제1항에 있어서, 헤테로폴리산은,
코발트, 몰리브덴, 바나듐 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 금속; 및
인, 규소, 비소 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는, 방법.
The method of claim 1, wherein the heteropoly acid is
at least one metal selected from cobalt, molybdenum, vanadium, or a combination thereof; and
at least one heteroatom selected from phosphorus, silicon, arsenic, or combinations thereof.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 금속 촉매 전구체는 제1 헤테로폴리산을 포함하고, 제2 금속 촉매 전구체는 제1 헤테로폴리산과 상이한 제2 헤테로폴리산을 포함하는, 방법.The method of claim 1 , wherein the first metal catalyst precursor comprises a first heteropolyacid and the second metal catalyst precursor comprises a second heteropolyacid that is different from the first heteropolyacid. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 헤테로폴리산은 화학식 H3PMo12O40을 갖는 포스포몰리브딕 헤테로폴리산(phosphormolybdic heteropolyacid)을 포함하는, 방법.The method of claim 1 , wherein the heteropolyacid comprises a phosphormolybdic heteropolyacid having the formula H 3 PMo 12 O 40 . 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체는 동일한 헤테로폴리산이고, 상기 헤테로폴리산은 제1 금속, 제1 금속과 상이한 제2 금속 및 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는, 방법.3. The method of claim 1 or 2, wherein the first metal catalyst precursor and the second metal catalyst precursor are the same heteropolyacid, the heteropolyacid comprising a first metal, a second metal different from the first metal, and at least one heteroatom , method. 제5항에 있어서, 헤테로폴리산은 데카몰리브도디코발테이트 헤테로폴리산(decamolybdodicobaltate heteropolyacid)을 포함하는, 방법.6. The method of claim 5, wherein the heteropolyacid comprises decamolybdodicobaltate heteropolyacid. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제올라이트 지지체는 평균 기공 크기가 2 μm 이하이며 실리카 대 알루미나의 몰비가 10 내지 70인 나노 베타 제올라이트를 포함하는, 방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the zeolite support comprises nano beta zeolite having an average pore size of 2 μm or less and a molar ratio of silica to alumina of 10 to 70. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 다기능성 촉매.A multifunctional catalyst prepared by the method of any one of claims 1 to 7. 제8항에 있어서, 제1 금속 촉매는 몰리브덴을 포함하고, 제2 금속 촉매는 코발트를 포함하는, 다기능성 촉매.The multifunctional catalyst of claim 8 , wherein the first metal catalyst comprises molybdenum and the second metal catalyst comprises cobalt. 제8항 또는 제9항에 있어서, 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착된 인을 추가로 포함하는, 다기능성 촉매.10. The multifunctional catalyst according to claim 8 or 9, further comprising phosphorus deposited on the outer surface and the pore surface of the zeolite support. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 다기능성 촉매는 10,000 마이크로몰 암모니아/그램(μmol(NH3)/g) 미만의 산성도를 갖는, 다기능성 촉매.11. The multifunctional catalyst according to any one of claims 8 to 10, wherein the multifunctional catalyst has an acidity of less than 10,000 micromolar ammonia/gram (μmol(NH 3 )/g). 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 다기능성 촉매는 400 제곱 미터/그램(m2/g) 이하의 BET 표면적을 갖는, 다기능성 촉매.12. The multifunctional catalyst according to any one of claims 8 to 11, wherein the multifunctional catalyst has a BET surface area of 400 square meters/gram (m 2 /g) or less. 열분해 오일을 업그레이드하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
열분해 오일을 섭씨 500도(℃) 미만의 반응 온도 및 6 메가파스칼(MPa) 미만의 압력을 포함하는 온화한 반응 조건에서 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계를 포함하고,
열분해 오일은 다중-고리 방향족 화합물을 포함하며, 다기능성 촉매는,
제올라이트 지지체를 적어도 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 금속 촉매 전구체를 포함하는 용액과 접촉시키는 단계로서, 제1 금속 촉매 전구체, 제2 금속 촉매 전구체 또는 둘 모두는 헤테로폴리산을 포함하고, 상기 접촉 단계는 제1 금속 촉매 전구체 및 제2 촉매 전구체를 제올라이트 지지체의 외부 표면 및 기공 표면 상에 침착시켜서 다기능성 촉매 전구체를 제조하는, 단계;
다기능성 촉매 전구체로부터 과량의 용액을 제거하는 단계; 및
다기능성 촉매 전구체를 하소하여 다기능성 촉매를 제조하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되고,
다기능성 촉매는 제올라이트 지지체 상에 지지된 적어도 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매를 포함하며,
상기 반응 조건에서 열분해 오일의 다기능성 촉매와의 접촉은 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물 중 적어도 일부를 하나 이상의 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환시키는, 방법.
A method for upgrading pyrolysis oil, said method comprising:
contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst at mild reaction conditions comprising a reaction temperature of less than 500 degrees Celsius (°C) and a pressure of less than 6 megapascals (MPa);
The pyrolysis oil comprises a multi-ring aromatic compound, the multifunctional catalyst comprising:
contacting the zeolite support with a solution comprising at least a first metal catalyst precursor and a second metal catalyst precursor, wherein the first metal catalyst precursor, the second metal catalyst precursor, or both comprise a heteropolyacid, wherein the contacting comprises: depositing a first metal catalyst precursor and a second catalyst precursor on an outer surface and a pore surface of a zeolite support to prepare a multifunctional catalyst precursor;
removing excess solution from the multifunctional catalyst precursor; and
prepared by a process comprising calcining a multifunctional catalyst precursor to produce a multifunctional catalyst;
The multifunctional catalyst comprises at least a first metal catalyst and a second metal catalyst supported on a zeolite support,
and contacting the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst at the reaction conditions converts at least a portion of the multi-ring aromatics in the pyrolysis oil to one or more C6 to C8 aromatics.
제13항에 있어서, 상기 반응 조건에서 열분해 오일을 다기능성 촉매와 접촉시키는 단계는 후속의 화학 반응 단계를 수행하지 않고 단일 단계에서 열분해 오일 내 다중-고리 방향족 화합물 중 일부를 C6 내지 C8 방향족 화합물로 전환시키는, 방법.14. The method of claim 13, wherein the contacting of the pyrolysis oil with the multifunctional catalyst under the reaction conditions converts some of the multi-ring aromatics in the pyrolysis oil to C6 to C8 aromatics in a single step without performing a subsequent chemical reaction step. How to convert. 제13항 또는 제14항에 있어서, 열분해 오일은 300℃ 내지 450℃의 온도에서 다기능성 촉매와 접촉되는, 방법.15. The process according to claim 13 or 14, wherein the pyrolysis oil is contacted with the multifunctional catalyst at a temperature of 300°C to 450°C.
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